1、當一道激波穿過一個具有初始擾動的流體分界面時，由于密度梯度和壓力梯度不重合，分界面上的擾動逐漸增長，形成尖釘和氣泡結(jié)構(gòu)，界面兩側(cè)的流體不斷發(fā)生混合，最終形成湍流，這種現(xiàn)象被稱為RM（Richtmyer-Meshkov）不穩(wěn)定性。近些年，在強大的應用背景驅(qū)動下，RM不穩(wěn)定性研究日益受到重視，尤其是匯聚激波作用下的RM不穩(wěn)定性的研究工作更是備受關(guān)注。然而如何在實驗室條件下形成柱狀匯聚激波，并用于研究RM不穩(wěn)定性，一直是學術(shù)界和工程界的難題。

2、因此，本文采用實驗結(jié)合數(shù)值模擬的方法開展了相關(guān)的研究工作。
　　本文基于Takayama的同軸匯聚激波管原理設(shè)計加工了一套用于生成環(huán)形匯聚激波的豎直式無膜激波管。與前人的工作相比，本文設(shè)計的激波管尺寸更小，采用更先進的片光技術(shù)和界面生成技術(shù)進行實驗。利用數(shù)值模擬對激波管進行優(yōu)化，通過實驗結(jié)合數(shù)值模擬驗證了激波管的可行性和可靠性。開展了初始馬赫數(shù)為1.17工況下的匯聚激波參數(shù)研究，得到了激波匯聚過程中實驗段內(nèi)壓力、密度等參數(shù)的定量數(shù)

3、據(jù)和變化規(guī)律，同時壓力測量結(jié)果表明激波管重復性較好。
　　搭建了一套紋影光路，并且利用高速攝影相機對流場進行拍攝，得到了激波匯聚過程中的一系列實驗照片。實驗照片中的激波都是以實驗段中心為圓心的同心圓，表明匯聚過程中激波始終為均勻?qū)ΨQ的圓柱形匯聚激波。匯聚激波運行過程中滿足自相似關(guān)系，通過定量測量，得到本實驗中匯聚激波的自相似指數(shù)α為0.836±0.005，與前人研究中的理論預測和實驗結(jié)果一致，通過實驗測量得到的激波位置與時間、激波

4、馬赫數(shù)與激波位置的關(guān)系都與理論值吻合較好。
　　利用細絲約束肥皂膜技術(shù)在實驗段中生成正八邊形、正方形、正三角形肥皂膜界面，數(shù)值模擬結(jié)果表明約束肥皂膜界面的細絲以及正方形和正三角形界面頂點處的小倒角對界面演化發(fā)展影響較小。
　　搭建片光系統(tǒng)，開展匯聚激波與正八邊形、正方形、正三角形SF6界面相互作用的實驗研究，利用高速攝影相機對流場進行拍攝，得到一系列多邊形界面演化發(fā)展的實驗照片，利用斜壓機制對界面演化過程進行初步分析，結(jié)合數(shù)

5、值模擬結(jié)果探討界面形狀對擾動發(fā)展的影響。結(jié)果表明多邊形界面在匯聚激波的作用下，演化結(jié)果非常對稱，這再一次驗證了匯聚激波的對稱性。這幾種多邊形界面演化發(fā)展具有相似之處，在入射激波作用的情況下，界面首先受到壓縮，然后由于斜壓渦量的產(chǎn)生和積累，在界面頂點位置都出現(xiàn)尖釘結(jié)構(gòu)，邊界中心位置則出現(xiàn)起泡結(jié)構(gòu)。為了方便討論，把多邊形每條邊中心位置稱為邊界中心，而界面的幾何中心與匯聚中心和實驗段中心是重合的，因此文中用匯聚中心和實驗段中心代替界面幾何中心

6、。當反射激波與界面相互作用后，三種界面都出現(xiàn)了反相的現(xiàn)象，界面頂點位置的尖釘結(jié)構(gòu)受到反射激波產(chǎn)生的渦量影響，逐漸發(fā)展成氣泡結(jié)構(gòu)，而邊界中心位置的起泡結(jié)構(gòu)則發(fā)展成尖釘結(jié)構(gòu)。利用數(shù)值程序?qū)ι鲜鋈N界面進行了數(shù)值模擬，得到的前期演化結(jié)果在定性和定量兩方面都與實驗結(jié)果較為一致，正方形界面后期結(jié)果不太吻合的原因是肥皂膜界面內(nèi)SF6氣體受到污染。
　　通過環(huán)量分析，推斷多邊形界面演化過程中，流場渦量生成情況。結(jié)果表明在入射匯聚激波作用下，邊數(shù)