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管道内激波的不稳定性

徐复 陈乐山

徐复, 陈乐山. 管道内激波的不稳定性[J]. 应用数学和力学, 1993, 14(12): 1093-1104.
引用本文: 徐复, 陈乐山. 管道内激波的不稳定性[J]. 应用数学和力学, 1993, 14(12): 1093-1104.
Xu Fu, Chen Le-shan. Instability Theory of Shock Wave in a Channel[J]. Applied Mathematics and Mechanics, 1993, 14(12): 1093-1104.
Citation: Xu Fu, Chen Le-shan. Instability Theory of Shock Wave in a Channel[J]. Applied Mathematics and Mechanics, 1993, 14(12): 1093-1104.

管道内激波的不稳定性

Instability Theory of Shock Wave in a Channel

  • 摘要: 本文将无限大激波阵面的激波不稳定性理论[1]推广到矩形截面管道内的激波不稳定性问题.首先,给出这个问题的数学提法,包括扰动方程与三类边界条件.其次,给出扰动方程的普遍解.上游和下游的普遍解分别含有5个待定常数.再次,在一类边界条件和一个假定下,证明了激波前扰动为0,激波后两个声扰动之一为0.边界条件是,X→±∞处扰动物理量为0.假定只讨论激波不稳定性问题,从而可先设ω=iγ,γ是不稳定性增长率,为正实数.另一类边界条件是管壁上法向速度扰动为0,它使波数只能取一组离散值.最后,用扰动激波上的5个守恒方程这一边界条件来决定激波后4个待定常数和扰动激波振幅这个未知量时,导出了色散关系.结果表明,正实数γ确是存在.不稳定激波有两种模式,一种模式为γ=-W·k(W<0)它代表激波的绝对不稳定性,是新得到的模式.另一种模式与过去工作中给出的[2,3]大体相同.本文则进一步给出了这种模式的激波不稳定性增长率,并指出j2((∂V/∂P)H=1+2M为最不稳定点(即无量纲化的不稳定性增长率Г=∞).如果不假定ω是纯虚数,而是复数,其虚部为正实数Im(ω)≥0.本文也严格证明了其不稳定性判据仍有两种模式,ω仍为纯虚数.
  • [1] Xu Fu,Shock wave instability,Proc.Int.Conf.Fluid Mech.,Beijing(1987),243-247.
    [2] Дъяков С.П.,Об устойчивости ударнык волн,Ж.Э.Т.Ф.,27,3(1954),288-295.
    [3] Swab,G.M.and G.R.Fowles,Shock wave stability,Phys.Fluids,18(1975),28-35.
    [4] Landau.L.D.and E.M.Lifschitz,Fluid Mechanics,Addison-Wesley Reading M.A.(1959).
    [5] 徐复.激波与小扰动波的相互作用,力学学报.14(2)(1982),144-154.
    [6] Fowles,G.R.and A.F.P.Houwing,Instabilities of shock and detonation waves,Phys.Fluids,27(1984),1982-1990.
    [7] Book,D.L.,Role of the boundary conditions in the problem of the linear stability of the Sedov point blast solution,Proc.5th Int.Symp.Shock Waves and Shock Tubes,D.Bershader et al Eds.(1986),431-437.
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出版历程
  • 收稿日期:  1992-04-02
  • 刊出日期:  1993-12-15

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