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超流動ヘリウム４の量子乱流における２流体結合ダイナミクスの理論的研究

超流氦4量子湍流中二流体耦合动力学的理论研究

基本信息

批准号：
16J10973
负责人：
湯井悟志
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Osaka City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J10973/
关键词：
超流動ヘリウム量子流体力学量子渦量子乱流

项目摘要

2流体模型によると、超流動ヘリウム4は粘性の常流体と非粘性の超流体の混合流体として理解できる。超流体が乱流となった量子乱流状態では、2流体が互いの運動に影響を及ぼし合う。これにより、通常の単一粘性流体にはない興味深い物理が現れる。例えば、近年の可視化実験により観測された常流動速度場の変形がある。常流動速度場が通常のポアズイユ流から変形することがわかった。これは2流体結合ダイナミクスが起こしたものと予想され、興味深い。本課題の目的は、超流動ヘリウム4における2流体の結合ダイナミクスを探索することである。昨年度に引き続き、2流体結合ダイナミクスの数値計算を用いて研究を行なった。ここで、常流体はナビエ・ストークス方程式、超流体は渦糸模型で記述される。熱対向流における速度場の変形に関して、昨年度投稿した論文がPhysical Review Lettersに掲載された。本年度の研究結果を加えて、結果を国際会議QFS2018において発表した。また、量子乱流の減衰に関しても研究を行なった。本研究では、量子乱流のエネルギー注入を切って減衰させることで、そのエネルギー散逸を明らかにする。本研究は国外の実験グループとの共同研究であり、我々は数値計算を用いて貢献した。特に、今回の数値計算ではそれまで考慮されてこなかった管壁の効果を取り入れた。この研究結果は、Physical Review Bに掲載された。さらに、共同研究として、超流動の助走区間に関する研究も行なった。量子乱流は、流路の入り口から成長を始め、下流へ流れつつ発達していく。助走区間とは、乱流が十分発達するまでに流体が流れる区間のことである。本研究では、数値計算を用いて量子乱流の助走区間を調べた。用いた理論模型は、量子渦間スケールを粗視化したHVBK模型である。国際会議QFS2018において、この研究結果を発表した。

2. Fluid model, superfluid, viscous fluid, nonviscous fluid and mixed fluid Superfluid turbulence and quantum turbulence affect and combine the motion of two fluids. This is usually a simple viscous fluid. For example, in recent years, visualization has been carried out to measure the shape of the constant flow velocity field. The velocity field of constant flow is usually changed. The two fluids are combined and the interest is deep. The purpose of this paper is to explore the combination of superfluidity and superfluidity. In the past year, the number of fluid combinations was calculated and studied. Description of equations for constant fluids and vortex models for superfluids A paper on the evolution of the velocity field in the heat transfer field was published in Physical Review Letters. The results of this year's research were presented at the International Conference QFS2018. Research on quantum turbulence attenuation In this study, quantum turbulence is injected into the system to reduce the attenuation of the system. This study is a contribution to the joint research of foreign countries. The calculation of the current value of the pipe is based on the calculation of the pipe wall effect. The results of this study were published in Physical Review B. In addition, joint research and development, super-flow and auxiliary travel interval research and development. Quantum turbulence, flow path entrance, growth, downstream flow, development The flow of fluid in the flow zone is very high. In this study, we use quantum turbulence to adjust the help interval of quantum turbulence. The theory of quantum vortex is used to make a rough view of HVBK model. International conference QFS2018, the results of this research were presented.