HeIの急冷却によって起こるHeI-HeIIラムダ相転移の研究

HeI快速冷却引起的HeI-HeII lambda相变研究

• 批准号: 09875247
• 负责人: 村上 正秀
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09875247/
• 关键词: 超流動; λ-相転移; 相界面; 量子化渦; 超流動ヘリウム; ラムダ相転移; 相界面伝播; 光学的可視化; 超流動崩壊; 第2種相転移

本実験は,ラムダ点温度よりもわずかに高い温度の飽和HeI相(常流動液体ヘリウム)を急激な蒸気減圧により冷却し,ラムダ相転移によりHeII相(超流動液体ヘリウム)に変換し,その際の両相間の界面が自由表面から下方へ伝播して行く現象を実験的に調べ,ラムダ相転移に関する研究をするものである.具体的には,光学的可視化法と超伝導温度計による温度計測を相補的に用い,以下のテーマに関して調べた.1. 相界面の現出条件(臨界冷却熱流束),および界面層の動的安定性臨界冷却熱流束の存在が確認され,その大きさも以下に述べる理論の枠内で予測できる事が分かった.また,可視化実験により,界面層の移動は動的に安定であると結論された.2. 界面層の伝播速度の冷却熱流束あるいは自由界面からの距離に対する依存関係が明らかにされた.また,強過ぎる減圧によっては,沸騰が起こり,安定した界面が現れないことも分がった.3. 相界面近傍の温度構造温度自体は連続であるが,やその空間微係数は両相における伝熱メカニズムの違いがら不連続性を有する事が分かった.また冷却によっても, HeII相に量子化渦が発生し,これにより微小ではあるが温度勾配を生じさせていることが分かった.従って,HeII相の温度は,海面の移動に伴い徐々に降下してゆくことが明らかになった.4. 以上の知見を基に,界面現出の支配メカニズムや界面伝播速度の決定機構のモデル化,およびその数値解析を行い,実験と良好な一致を見た.

In this paper, the saturated HeI phase (normally flowing liquid) at high temperature is rapidly excited, the pressure is reduced, the phase shift is reduced, the phase transition is changed, and the interface between the two phases is changed from the free surface to the lower surface. Specific, optical visualization method and ultra-conductive thermometer, temperature measurement and complementary use, the following temperature related to the adjustment. 1. The condition of phase interface appearance (critical cooling heat flux), the stability of the interface layer and the existence of critical cooling heat flux are confirmed. The interface layer is moving and moving. The propagation velocity of the interface layer and the cooling heat flux are dependent on the distance between the free interface and the free interface. The pressure is reduced, the boiling is started, and the stable interface is found in the middle. 3. The temperature structure near the phase interface is self-continuous, and the spatial coefficient is continuous. The quantization vortex is generated in the cooling phase, and the temperature matching is generated in the cooling phase. The temperature of the sea surface changes gradually, and the temperature of the sea surface decreases gradually. 4. Based on the above knowledge, the interface appears to be dominated by the interface propagation speed determination mechanism, and the numerical analysis of the interface propagation speed is carried out, and the good agreement is achieved.

项目成果

M.Murakami and K.Kamiya: "Dynamical behavior of HeI-HeII interface layer caused by forced heat flow" Fiz.Nizk.Temp(J.of Low Temperature physics). 24. 112-115 (1998)

M.Murakami 和 K.Kamiya：“由强制热流引起的 HeI-HeII 界面层的动态行为”Fiz.Nizk.Temp（J.of 低温物理学）。

神谷宏治.村上正秀: "液体ヘリウムλ点近傍での冷却によるHeI-HeII相界面の現出とその伝播現象" 低温工学. 32-6. 5-10 (1997)

Koji Kamiya. Masahide Murakami：“HeI-HeII 相界面的出现及其由于液氦 λ 点附近的冷却而产生的传播现象”，Cryogenic Engineering，32-6。

神谷宏治、村上正秀: "液体ヘリウムγ点近傍での冷却によるHeI-HeII相界面の現出とその伝播現象" 低温工学. 36-2. 257-262 (1997)

Koji Kamiya、Masahide Murakami：“HeI-HeII 相界面的出现及其由于液氦 γ 点附近的冷却而产生的传播现象”，《低温工程》36-2（1997）。