Interactions between unidirectional quantized vortex rings
Interactions between unidirectional quantized vortex rings
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单向量子化涡环之间的相互作用
DOI：
10.1103/physrevfluids.1.044502
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发表时间：
2016
影响因子：
2.7
通讯作者：
Zhu T
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhu T
我们已经使用涡丝方法数值研究的相互作用对量子化的涡环，最初是在同一方向上，但其轴偏移的可变影响参数。两个半径相当的圆环的相互作用产生的结果可以分为四个区域，仅取决于碰撞参数;两个环可以在内部或外部相互错过，也可以重新连接，导致由一个或两个变形环组成的最终状态。能量的分数，进入环变形和环的速度的横向分量进行了分析，为每个政权。我们发现，非常相似的半径的环只重新连接的影响参数的一个非常狭窄的范围内，远小于预期的几何截面。相反，当环的半径相差很大时，产生重联的碰撞参数范围接近几何值。考虑的第二种相互作用是圆环与高度变形环的碰撞。这种类型的相互作用似乎是产生小涡环的有效机制。在碰撞涡环和超流氦中的量子湍流在零温度极限的实验的背景下，模拟进行了讨论。
We have used the vortex filament method to numerically investigate the interactions between pairs of quantized vortex rings that are initially traveling in the same direction but with their axes offset by a variable impact parameter. The interaction of two circular rings of comparable radii produces outcomes that can be categorized into four regimes, dependent only on the impact parameter; the two rings can either miss each other on the inside or outside or reconnect leading to final states consisting of either one or two deformed rings. The fraction of energy that went into ring deformations and the transverse component of velocity of the rings are analyzed for each regime. We find that rings of very similar radius only reconnect for a very narrow range of the impact parameter, much smaller than would be expected from the geometrical cross-section alone. In contrast, when the radii of the rings are very different, the range of impact parameters producing a reconnection is close to the geometrical value. A second type of interaction considered is the collision of circular rings with a highly deformed ring. This type of interaction appears to be a productive mechanism for creating small vortex rings. The simulations are discussed in the context of experiments on colliding vortex rings and quantum turbulence in superfluid helium in the zero-temperature limit.
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