|
|
Simulations of quantum turbulence in thermal counterflow of superfluid helium using the vortex filament method
Jurčo, Róbert ; Schmoranzer, David (vedoucí práce) ; Varga, Emil (oponent)
The aim of this bachelor thesis was to perform numerical simulations of quantum turbulence in superfluid helium in the so-called thermal counterflow. First, we verified an existing code developed by E. Varga with a few simple ex- amples and with a counterflow in a rectangular channel, where we compared the simulation results with experimental data obtained from Superfluidity Lab- oratories and other numerical simulations. Here, we also improved the code by finishing the Barnes-Hut tree algorithm, adding a low-pass filter and partially parallelized it for use in larger data center clusters. Later, we adapted the code to less common counterflow geometries, e.g. spherically symmetric counterflow where the spatial temperature distribution can also play an important role and must therefore be considered as an integral part of the simulation. 1
|
|
|
Steady state and decay of quantum turbulence generated in channel flows and detected by second sound attenuation
Varga, Emil ; Skrbek, Ladislav (vedoucí práce) ; Vinen, William Frank (oponent)
Steady state and decay of quantum turbulence generated in channel flows and detected by second sound attenuation Bc. Emil Varga Abstrakt Kvantová turbulencia je študovaná v supratekutom 4 He za klasického prúdenia. Turbulencia je generovaná prúdením cez 7 × 7 mm štvorcový kanál s regu- larizáciou prúdenia na vtoku buď s dodatočnou mriežkou alebo bez nej. Prúdenie je vyvolané mechanicky, stláčaním nerezového vlnovca. Hustota vírových čiar je meraná pomocou tlmenia druhého zvuku v ustálenom stave a v rozpade tur- bulencie v rozmedzí teplôt 1.17 - 2.16 K. V ustálenom stave je pozorované teplotne nezávislé škálovanie hustoty vírových čiar s rýchlosťou prúdu v tvare L ∝ V 3/2 . V rozpade je pozorovaná, pre veľké časy, pre mriežkovú turbulenciu typická závislosť L ∝ t−3/2 . Oboje pozorovania sú vysvetlené na základe kvazi- klasického modelu kvantovej turbulencie, ktorý dovoľuje výpočet efektívnej kine- matickej viskozity supratekutého hélia νeff. Tieto zhruba súhlasia s hodnotami dostupnými v literatúre. Taktiež sú vyvinuté dva modely založené na teórií protiprúdu a je tiež študovaný vplyv nehomogenity rozloženia hustory vírových čiar na meraciu techniku.
|
|
|
Experimental and numerical investigation of quantum turbulence in He II
Varga, Emil ; Skrbek, Ladislav (vedoucí práce) ; Golov, Andrei (oponent) ; Skyba, Peter (oponent)
Supratekuté 4 He (He II) je kvantová tekutina ktorej prúdenie je silne ovplyv- nené kvantovo-mechanickými javmi. Táto dizertačná práca predstavuje experi- mentálne a numerické štúdium turbulentného prúdenia v He II - tzv. kvan- tová turbulencia. Experimentálne je kvantová turbulencia študovaná v tepelnom protiprúde, v čistom supratoku a koprúde pomocou tlmenia druhého zvuku, precíznej lokálnej termometrie a pomocou vizualizácie héliových excimérových molekúl. Skúmaný je ustálený stav a rozpad hustoty vírových čiar v čistom sup- ratoku a v protiprúde a univerzálny kváziklasicý rozpad je charakterizovaný me- raniami efektívnej viskozity. Všeobecné dynamické správanie je študované de- tailne pre nestacionárny tepelný protiprúd, kde sú testované viaceré teoretické modely. Je navrhnutý nový model, v ktorom stredná krivost' vírového klbka závisí na hustote vírových čiar. Teplotná závislost' a zosilnenie intermitencie v kváziklasickom prúdení v brázde pohybujúcej sa mriežky boli pozorované pomo- cou vizualizácie. Numericky bola študovaná interakcia vírového klbka s pevnými trasovacími časticami, kde bola zistená spätná reakcia klbka na častice a dis- kutovaná je relevancia tohto javu pre vizualizačné experimenty....
|
|
|
Steady state and decay of quantum turbulence generated in channel flows and detected by second sound attenuation
Varga, Emil ; Skrbek, Ladislav (vedoucí práce) ; Vinen, William Frank (oponent)
Steady state and decay of quantum turbulence generated in channel flows and detected by second sound attenuation Bc. Emil Varga Abstrakt Kvantová turbulencia je študovaná v supratekutom 4 He za klasického prúdenia. Turbulencia je generovaná prúdením cez 7 × 7 mm štvorcový kanál s regu- larizáciou prúdenia na vtoku buď s dodatočnou mriežkou alebo bez nej. Prúdenie je vyvolané mechanicky, stláčaním nerezového vlnovca. Hustota vírových čiar je meraná pomocou tlmenia druhého zvuku v ustálenom stave a v rozpade tur- bulencie v rozmedzí teplôt 1.17 - 2.16 K. V ustálenom stave je pozorované teplotne nezávislé škálovanie hustoty vírových čiar s rýchlosťou prúdu v tvare L ∝ V 3/2 . V rozpade je pozorovaná, pre veľké časy, pre mriežkovú turbulenciu typická závislosť L ∝ t−3/2 . Oboje pozorovania sú vysvetlené na základe kvazi- klasického modelu kvantovej turbulencie, ktorý dovoľuje výpočet efektívnej kine- matickej viskozity supratekutého hélia νeff. Tieto zhruba súhlasia s hodnotami dostupnými v literatúre. Taktiež sú vyvinuté dva modely založené na teórií protiprúdu a je tiež študovaný vplyv nehomogenity rozloženia hustory vírových čiar na meraciu techniku.
|
|
|
Second sound as a tool to study quantum turbulence generated by superflow of He II
Varga, Emil ; Skrbek, Ladislav (vedoucí práce) ; La Mantia, Marco (oponent)
Druhý zvuk jako nástroj pro studijum kvantové turbulence generované prouděním supratekuté složky He II Abstract Tekuté hélium sa pod teplotou 2.17 K za tlaku nasýtených pár stáva supratekutým. Hydrodynamika takejto tekutiny sa dá dobre popísať v rámci dvojzložkového modelu. Supratekuté hélium je tak- tiež schopné vyvinúť turbulentné prúdenie, nazývané kvantová turbu- lenica, pomocou náhodného rozdelenia a orientovania vírových čiar. Kvantová turbulenica v supratekutom héliu generovaná mechanicky vyvolaným prúdením supratekutej zložky bola študovaná meraním hustoty vírových čiar v 10 × 10 mm kanáli štvorcového prierezu tech- nikou tlmenia druhého zvuku. V ustálenom stave turbulencie bola nájdená zhoda s výsledkami predpovedanými Vinenovou rovnicou. V rozpade turbulencie platí zhoda s Vinenovou rovnicou len pre nižšie počiatočné hustoty vírových čiar a má tendenciu vytvárať režim, kde časová závislosť rozpadávajúcej sa hustoty vírových čiar vyzerá expo- nenciálne. V rámci tejto práce boli taktiež pripravené a otestované nové senzory druhého zvuku. 1
|
host ::
RSS.