瑞利泰勒不穩定性

瑞利-泰勒不穩定性（Rayleigh-Taylor instability，得名於瑞利男爵和傑弗裏·泰勒），簡稱RT不穩定性，在任何時間都會發生在密集的重流體被輕的流體加速時。這是發生在雲與激波系統的事件，或者當密度較高的流體浮在密度較低的液體，像是漂浮在水上而密度較高的油。

無黏度的理想流體在平衡時，所有的平面都是完全平行的，但是由位能引起的輕微擾動，像是較重的物質因為（有效的）重力作用而下沉，並且輕的物質被替換而上升。當不穩定發展時，向下運動造成的不規則（漣漪）很快的就會被放大成為一系列的“RT手指”；而向上升起的移動，輕的物質會形成球狀帽蓋氣泡。

這種過程在地質的形成上有許多的例子，從鹽丘到温度反轉，在天體物理和電動力學上也有。“RT手指”在蟹狀星雲中特別明顯，在1,000年前爆炸的超新星將物質噴發和掃掠過蟹狀星雲，在爆炸中產生的脈衝風星雲供給了蟹狀星雲的能量。

要注意不要將噴射液體的“瑞利不穩定性”（或普拉託-瑞利不穩定性）與瑞利-泰勒不穩定性混淆。前者的不穩定性，有時稱為只是水龍軟管（或是firehose），是由表面張力造成的，他作用於噴射的水柱上，當水柱斷裂成為一連串的水珠時，會使水珠成為同樣體積中表面積最小的。

當低密度流體加速高密度流體，或者在重力場中低密度流體支撐高密度流體時，流體界面會出現瑞利-泰勒（RT）不穩定性，界面上的擾動發展會以指數形式增長。在慣性約束聚變（ICF）內爆加速階段，燒蝕產生的高温低密度等離子體會加速靶丸外殼層低温高密度燃料，此時會在燒蝕層形成一個流體力學不穩定區。加速階段RT不穩定性會使靶丸表面的瑕疵高速增長，從而最終導致燒蝕殼層的破裂，引起燒蝕層與低温氘氚燃料的混合，會使內爆壓縮失去對稱性，降低氘氚聚變燃料的壓縮密度，嚴重影響聚變點火實驗。

因此，研究內爆過程中的流體力學不穩定性，對實現慣性約束聚變點火具有重要意義。收縮幾何和平面幾何中流體力學不穩定性的演化是有區別的，在擾動發展的線性階段，靶丸的半徑隨着內爆壓縮而減小，導致擾動波長減小，擾動增長率增大，而在平面幾何中擾動的波長是不變的。在擾動發展的非線性階段，收縮幾何中“蘑菇”帽結構的寬度會比平面幾何的大，此外，兩種幾何中“尖頂”的下降速度也是不同的，這會導致收縮幾何中開爾文-亥姆霍茲不穩定性的增強，使得擾動的發展更加劇烈和複雜。

慣性約束聚變中開展的流體力學不穩定性實驗主要使用平面靶，而實際點火實驗所使用的靶丸是收縮幾何機構，同時收縮幾何效應又使得RT不穩定性的發展相較於平面幾何更加複雜。

會聚結構中的流體動力學不穩定性因在激光慣性約束聚變(ICF)、超新星爆發等過程中起重要作用而受到廣泛重視，它也是ICF、內爆動力學等需解決的關鍵技術問題之一。在會聚結構中的不穩定性問題有三個因素必須考慮：首先，較輕的流體加速較重的流體，即可形成瑞利-泰勒(RT)不穩定性；其次，“薄壁”效應，它通過外部RT 不穩定性表面擾動的饋通，使擾動在聚爆球殼的內表面出現。這些內表面擾動是極不希望出現的，因為它們影響球殼的壓縮性能；最後，會聚作用隨着球殼聚爆，擾動幅度和球殼厚度都在變化，從而使外部擾動對內表面擾動的耦合和影響發生變化。