2流体方程式と渦密度発展方程式による超流動乱流状態での熱衝撃波の数値計算

基于二流体方程和涡密度演化方程的超流体湍流热激波数值计算

• 批准号: 05240204
• 负责人: 村上 正秀
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05240204/
• 关键词: 超流動乱流; 2流体方程式; 渦密度発展方程式; Gorter-Mellink相互摩擦; 熱衝撃波; 超流動ヘリウム

超流動ヘリウム中で高密度の量子化渦の作用が卓越した状態である,超流動乱流状態における熱衝撃波現象に対する評価モデルの構築とその数値計算による検証を目標として研究がなされた。まず,超流動ヘリウム(He II)中の熱衝撃波現象の,伝播・渦との干渉による変形や減衰に関してレーザーホログラフィー干渉計による測定や超伝導温度センサーによる温度計測により,モデル構築のためのデータの取得に努めた。その研究の中で,渦の発生・渦密度の急増・温度境界層の形成・沸騰の開始,といったHe II中に起こる一連の高速非定常伝熱過程が解明されつつある。また,2流体方程式の数値コードの開発に関しては,熱衝撃波問題の2次元化と熱カウンタ流ジェット(軸対象)の計算コードの開発が行われた。前者は熱衝撃波-渦干渉のみならず,熱衝撃波の相互干渉や熱衝撃波-固体壁干渉の計算を可能にする。後者については,計算コードがほぼ完成に近づき,我々がつとに実験的に見出した,ノズル出口近傍における超流動・常流動両成分間のカウンター流構造からゼロ相対速度流れへの急速な遷移過程をシミュレーションすることに成功した。これらの計算コードでは,流れ場-渦干渉に対してはGorter-Mellink相互摩擦項を用いていたが,現在ではこれを高度な非定常現象に対してより有効である渦密度発展方程式を導入し,これと2流体方程式を連立させて解くような方式に改良しつつある。両者の比較では,特に熱衝撃波現象の様に高度に非定常な場合については差異が現れるので,更に研究を進めている。

Super flow ヘ リ ウ ム で in high-density の quantized vortex の role が excellence し た state で あ る, super flow turbulence state に お け る thermal shock shock wave phenomenon に す seaborne る review 価 モ デ ル の build と そ の the numerical computing に よ る 検 card を target と し て research が な さ れ た. ま ず, super flow ヘ リ ウ ム (He) II の の thermal shock shock wave phenomena, 伝 sowing, vortex と の dry involved に よ る - shaped や damping に masato し て レ ー ザ ー ホ ロ グ ラ フ ィ ー dry involved meter に よ る determination や super 伝 guide temperature セ ン サ ー に よ る thermometer measured に よ り, モ デ ル build の た め の デ ー タ の obtain に Mr め た. そ の research の で, vortex の 発 raw, vortex density の urgent rights, temperature boundary layer の の began to form, boiling, と い っ た He II に up こ る の high unsteady 伝 thermal process in a row が interpret さ れ つ つ あ る. ま た, 2 fluid equations の the numerical コ ー ド の open 発 に masato し て は, thermal shock の 2 yuan of shock wave problem と hot カ ウ ン タ flow ジ ェ ッ ト (like) seaborne の computing コ ー ド の open 発 が line わ れ た. The former <s:1> thermal impact wave-vortex interference <s:1> みならず, thermal impact wave-<s:1> mutual interference や, thermal impact wave-solid wall interference <s:1> calculation を possible にする. The latter に つ い て は, calculate コ ー ド が ほ ぼ complete に nearly づ き, I 々 が つ と に be 験 に see out し た, ノ ズ ル exports nearly alongside に お け る super flow, flow often struck between components の カ ウ ン タ ー flow structure か ら ゼ ロ phase velocity flow seaborne れ へ の rapid な migration process を シ ミ ュ レ ー シ ョ ン す る こ と に successful し た. こ れ ら の computing コ ー ド で は, dry - vortex flow れ field involved に し seaborne て は Gorter - Mellink mutual friction term を with い て い た が, now で は こ れ を highly な unsteady phenomenon に し seaborne て よ り have sharper で あ る vortex density equation を import し 発 exhibition, こ れ と 2 fluid equations を particsun さ せ て solution く よ う な way に improved し つ つ あ る . Struck is の is で は, に thermal shock shock wave phenomenon の others に highly に unsteady な occasions に つ い て は differences が now れ る の で, study を into more に め て い る.

项目成果

中納暁洋,村上正秀: "HeII熱カウンタ流ジェットとそれに重畳した第2音波ヘルムホルツ振動の測定および超流動乱流診断" 低温工学. 28-3. 143-149 (1993)

Akihiro Nakano、Masahide Murakami：“HeII 热逆流射流的测量和叠加的第二声波亥姆霍兹振荡和超流体湍流的诊断”《低温工程》143-149。

A.Nakano and M.Murakami: "Investigation of superfluid turbulent characteristics in a thermal counterflow jet using a laser Doppler velocimeter" Advanced Cryogenic Engineering. 39. (1994)

A.Nakano 和 M.Murakami：“使用激光多普勒测速仪研究热逆流射流中的超流体湍流特性”高级低温工程。