Inestabilidad de Richtmyer-Meshkov

La inestabilidad de Richtmyer-Meshkov (RMI) ocurre cuando dos fluidos de diferente densidad se aceleran de forma impulsiva. Normalmente, esto se produce por el paso de una onda de choque . El desarrollo de la inestabilidad comienza con perturbaciones de pequeña amplitud que inicialmente crecen linealmente con el tiempo. A esto le sigue un régimen no lineal con la aparición de burbujas en el caso de un fluido ligero que penetra en un fluido pesado, y con la aparición de picos en el caso de un fluido pesado que penetra en un fluido ligero. Finalmente, se alcanza un régimen caótico y los dos fluidos se mezclan. Esta inestabilidad puede considerarse el límite de aceleración impulsiva de la inestabilidad de Rayleigh-Taylor . ^[1]

Relación de dispersión

Para un MHD ideal

${\displaystyle (\omega ^{2}-2k_{\parallel }^{2}/\beta )(\omega ^{4}-(2/\beta +1)k^{2}\omega ^{2}+2k_{\parallel }^{2}k^{2}/\beta )=0}$Para el Salón MHD

${\displaystyle {\displaystyle (\omega ^{2}-2k_{\parallel }^{2}/\beta )(\omega ^{4}-(2/\beta +1)k^{2}\omega ^{2}+2k_{\parallel }^{2}k^{2}/\beta )-2d_{s}^{2}k_{\parallel }^{2}k^{2}\omega ^{2}(\omega ^{2}-k^{2})/\beta =0}}$Para QMHD

${\displaystyle {\displaystyle {\displaystyle ((1+2/\beta c^{2})\omega ^{2}-2k_{\parallel }^{2}/\beta )((1+2/\beta c^{2})\omega ^{4}-(2/\beta +1)k^{2}\omega ^{2}+2k_{\parallel }^{2}k^{2}/\beta )-2d_{s}^{2}k_{\parallel }^{2}k^{2}\omega ^{2}(\omega ^{2}-k^{2})/\beta =0}}}$

Historia

RD Richtmyer proporcionó una predicción teórica ^[2] y EE Meshkov (Евгений Евграфович Мешков) ^(ru) proporcionó una verificación experimental ^[3] . Los materiales en los núcleos de las estrellas, como el cobalto-56 de la supernova 1987A, se observaron antes de lo esperado. Esto fue evidencia de mezcla debido a las inestabilidades de Richtmyer-Meshkov y Rayleigh-Taylor ^[4] .

Ejemplos

Durante la implosión de un objetivo de fusión por confinamiento inercial , el material de la capa caliente que rodea la capa de combustible D - T fría se acelera por impacto. Esta inestabilidad también se observa en la fusión de objetivos magnetizados (MTF). ^[5] No se desea que se mezclen el material de la capa y el combustible y se realizan esfuerzos para minimizar cualquier pequeña imperfección o irregularidad que se magnifique por RMI.

La combustión supersónica en un estatorreactor puede beneficiarse de la RMI, ya que la interfaz entre el combustible y los oxidantes se mejora mediante la descomposición del combustible en gotitas más finas. Además, los estudios de los procesos de transición de deflagración a detonación (DDT) muestran que la aceleración de la llama inducida por la RMI puede provocar una detonación.

Véase también

• Inestabilidad de Rayleigh-Taylor
• Nube de hongo
• Inestabilidad de Plateau-Rayleigh
• Digitación de sal
• Calle del vórtice de Kármán
• Inestabilidad de Kelvin-Helmholtz
• Hidrodinámica

Referencias

1. Zhou, Ye (septiembre de 2021). "Inestabilidades de Rayleigh-Taylor y Richtmyer-Meshkov: un viaje a través de escalas". Physica D: Nonlinear Phenomena . 423 : 132838. Bibcode :2021PhyD..42332838Z. doi :10.1016/j.physd.2020.132838. hdl : 10871/124449 . Consultado el 15 de julio de 2022 .
2. Richtmyer, Robert D. (1960). "Inestabilidad de Taylor en una aceleración de choque de fluidos compresibles". Communications on Pure and Applied Mathematics . 13 (2): 297–319. doi :10.1002/cpa.3160130207.
3. Meshkov, E. E (1969). "Inestabilidad de la interfase de dos gases acelerados por una onda de choque". Soviet Fluid Dynamics . 4 (5): 101–104. Bibcode :1972FlDy....4..101M. doi :10.1007/BF01015969. S2CID  123494913.
4. "Inestabilidad de Richtmyer meshkov".
5. "Sobre el colapso de una cavidad de gas por la implosión de una capa de plomo fundido y la inestabilidad de Richtmyer-Meshkov" Victoria Suponitsky, et al. General Fusion Inc, 2013

• Mikaelian, Karnig O. (1985-01-01). "Inestabilidades de Richtmyer-Meshkov en fluidos estratificados". Physical Review A . 31 (1). American Physical Society (APS): 410–419. Bibcode :1985PhRvA..31..410M. doi :10.1103/physreva.31.410. ISSN  0556-2791. PMID  9895490. S2CID  21139629.

Enlaces externos

• Laboratorio de tubos de choque de Wisconsin
• Nuevo tipo de evolución de la interfaz en la inestabilidad de Richtmyer-Meshkov
• Avances recientes en física de objetivos ICF de accionamiento indirecto en LLNL
• Aparición de detonación en el campo de flujo inducida por la inestabilidad de Richtmyer-Meshkov
• Propagación de deflagraciones rápidas y detonaciones marginales en mezclas de hidrógeno y aire
• Hongos + Serpientes: una visualización de la inestabilidad de Richtmyer-Meshkov
• Esquema de reducción de oscilación de filtro conjugado (CFOR) para la inestabilidad de Richtmyer-Meshkov 2D
• Experimentos sobre la inestabilidad de Richtmyer-Meshkov en la Universidad de Arizona Archivado el 30 de diciembre de 2006 en Wayback Machine