|
|
Temperature profiles and temperature fluctuations in turbulent Rayleigh-Bénard convection
Drahotský, Jakub ; Mantia,, Marco La (oponent) ; Urban, Pavel (vedoucí práce)
This work describes experimental research directed at the study of vertical temperature profiles and fluctuations in the turbulent Rayleigh-Bénard convection. Experiments took place in Barrel of Ilmenau containing the cylindrical experimental cell with a diameter of 7.15 m and the height of 4.70 m (the aspect ratio = 1.5) filled with dry air. The temperature profiles and fluctuations were studied along the vertical axis of the cell between the top and bottom plates within the range of Rayleigh number (Ra) of 1E11 4E12. The temperature profiles were measured by a novel method using the optical fibre system Luna ODiSI-B which was purchased by the team in Ilmenau. The system permits to measure the temperature profile simultaneously along the whole optical fibre length with a spatial resolution of 5 mm.
|
|
|
Motion of a large cylinder in superfluid helium
Blaha, Jiří ; La Mantia, Marco (vedoucí práce) ; Švančara, Patrik (oponent)
Chování proudů v supratekutém heliu je stále zčásti nepopsané. Tato práce má za cíl přispět k tomuto aktivnímu poli výzkumu studiem makroskopických vírů tvořících se na odtokové hraně válce, jehož průřezem je elipsa, kmitajícího se dvěmi různými frekvencemi. Proudění bylo zkoumáno metodou sledování trasovacích částic, s použitím částic pevného deuteria, rozptýlených v experimentální komoře a osvětlených tenkým rovinným laserovým svazkem, sledovaných pomocí vysokorychlostní kamery. Výsledná data byla použita k výpočtu parametru θ, který je aproximací vířivosti toku. Tento ex- periment ukázal, že trajektorie a velikost víru nejsou ovlivněny frekvencí kmitů, zatímco jeho rychlost a síla rostou se zvyšující se frekvencí. Práce je pojata jako kvalitativní studie, zkoumající nové způsoby zpracování a interpretace získaných dat. 1
|
|
|
Mathematical modelling of selected problems in cryogenic fluid mechanics
Hodic, Jan ; La Mantia, Marco (vedoucí práce) ; Kreml, Ondřej (oponent)
Termodynamika nízkoteplotních tekutin, jako například helium 4, je otevřený vědecký problém. Experimentální stadium podobností a rozdílů mezi kvantovou (supratekutou) a klasickou (viskózní) je specifickou, dynamicky se rozvíjející oblastí vědeckého bádání, které již vedlo ke značnému pokroku našeho fenomenologického pochopení základní fyziky. To také vedlo k objevu, že úplný úplný teoretický popis dané problematiky stále není k dispozici, tak jako například v pozorovaném chování pevných těles. Práce má za cíl odvodit existenci slabého nebo silného řešení rovnic, odpovídajících Landauovu modelu supratekutého helia 4 a jejich vlastnosti.
|
|
| |
|
|
Mathematical modelling of selected problems in cryogenic fluid mechanics
Hodic, Jan ; La Mantia, Marco (vedoucí práce) ; Schmoranzer, David (oponent)
Termodynamika nízkoteplotních tekutin, jako například helium 4, je otevřený vědecký problém. Experimentální stadium podobností a rozdílů mezi kvantovou (supratekutou) a klasickou (viskózní) je specifickou, dynamicky se rozvíjející oblastí vědeckého bádání, které již vedlo ke značnému pokroku našeho fenomenologického pochopení základní fyziky. To take vedlo k objevu, že úplný úplný teoretický popis dané problematiky stále není k dispozici, tak jako například v pozorovaném chování pevných těles. Práce má za cíl odvodit existence slabého řešení rovnic, odpovídajících Landauovu modelu supratekutého helia 4 a jejich přibližná numerická schemata.
|
|
|
Generation and detection of quantum turbulence in He II by second sound
Midlik, Šimon ; Schmoranzer, David (vedoucí práce) ; La Mantia, Marco (oponent)
V tejto práci prezentujeme výsledky nášho výskumu kvantovej turbulencie generovanej oscilujúcim protiprúdom normálnej a supratekutej zložky He II, v nadväznosti na predošlé experimenty kanálového prúdenia supratekutého hélia vo forme tepelného protiprúdu (counterflow), spoločného prúdenia oboch zložiek (coflow) a prúdenia čisto supratekutej zložky (superflow). Zamerali sme sa na štúdium vývoja, stacionárneho stavu a rozpadu skúmanej turbulencie v závislosti na použitom harmonickom móde pre tri rôzne teploty 1,45 K, 1,65 K a 1,83 K . K určeniu množstva generovaných kvantovaných vírov sme využili metódu tlmenia signálu druhého zvuku budeného s nízkou amplitúdou kolmo na dĺžku kanála. Výsledkom práce je popis kritických parametrov a ich hodnôt inicializujúcich generáciu kvantovej turbulencie pre oscilujúci protiprúd. V prípade meraní rozpadu kvantovej turbulencie sa nám podarilo rozlíšiť dva typy rozpadov, a to Vinenov typ a Kolmogorov typ prebiehajúcich v pozorovanej turbulencii.
|
|
|
Experimental investigations of liquid helium flows
Švančara, Patrik ; La Mantia, Marco (vedoucí práce) ; Mordant, Nicolas (oponent) ; Uruba, Václav (oponent)
Experimentální studium proudění tekutého helia Vybraná turbulentní proudění He II, supratekuté fáze kapalného 4 He, jsou ex- perimentálně studována. Pro přímou detekci klubka kvantovaných vírů, tenkých topologických defektů supratekuté kapaliny, je využita metoda tlumení druhého zvuku, zatímco pro vizualizaci celkového proudění kapaliny metodou sledování trasovacích částic jsou v He II rozptýleny malé částice tuhého vodíku. Stálý tepelný protiproud v kanále se čtvercovým průřezem je zkoumán na základě známých mechanizmů interakce částic s víry. Ukazujeme, že podél výšky kanálu (v blízkosti topení jež proudění vytváří) se rozvine značná nehomogenita hus- toty vírového klubka. V turbulentním proudění He II jsou nalezeny mechanizmy přenosu energie, které se významně liší od mechanizmů přenosu energie v turbu- lentních prouděních viskózních tekutin. Dále pozorujeme jak jednotlivé částice v protiproudu intermitentně střídají dva režimy pohybu podél svých trajektorií; tyto režimy jsou v práci identifikovány a kvalitativně popsány. Navíc je v He II pomocí protiproudu realizován stálý paprsek, v němž je studováno prostorové rozložení vírového klubka. V He II jsou též pozorovány tepelně...
|
|
|
Visualization of particle motions in superfluid helium flows
Švančara, Patrik ; La Mantia, Marco (vedoucí práce)
Proudění normálního a supratekutého 4 He (He I a He II) je studováno experimentálně. Relativně malé částice tuhého vodíku a deuteria jsou rozptýleny v experimentálním objemu a jejich pohyb je sledován v mechanicky a tepelně generovaném proudění. Studovány jsou statistické distribuce rychlostí a rychlostních přírůstků na škálach, které jsou menší i větší než je střední vzdálenost mezi kvantovanými víry, tzn. kvantová délková škála zkoumaného proudění. Ukážeme, že na malých škálách je pozorována dynamika částic v He II silně ovlivněna dynamikou kvantovaných vírů. Navíc ukazujeme, že toto správání je nezávislé na příslušném velkoškálovém proudění. Naproti tomu pozorujeme, že na velkých škálách je pohyb částic kvaziklasický, tzn. velmi podobný tomu, ke kterému dochází v proudění viskózních tekutin. Tato práce posilňuje myšlenku blízké podobnosti viskózního proudění a velkoškálového (mechanicky generovaného) proudění He II, a současně zdůrazňuje rozdíly na malých škálách v důsledku přítomnosti kvantovaných vírů v He II.
|
|
|
Visualization of particle motions in superfluid helium flows
Švančara, Patrik ; La Mantia, Marco (vedoucí práce)
Proudění normálního a supratekutého 4 He (He I a He II) je studováno experimentálně. Relativně malé částice tuhého vodíku a deuteria jsou rozptýleny v experimentálním objemu a jejich pohyb je sledován v mechanicky a tepelně generovaném proudění. Studovány jsou statistické distribuce rychlostí a rychlostních přírůstků na škálach, které jsou menší i větší než je střední vzdálenost mezi kvantovanými víry, tzn. kvantová délková škála zkoumaného proudění. Ukážeme, že na malých škálách je pozorována dynamika částic v He II silně ovlivněna dynamikou kvantovaných vírů. Navíc ukazujeme, že toto správání je nezávislé na příslušném velkoškálovém proudění. Naproti tomu pozorujeme, že na velkých škálách je pohyb částic kvaziklasický, tzn. velmi podobný tomu, ke kterému dochází v proudění viskózních tekutin. Tato práce posilňuje myšlenku blízké podobnosti viskózního proudění a velkoškálového (mechanicky generovaného) proudění He II, a současně zdůrazňuje rozdíly na malých škálách v důsledku přítomnosti kvantovaných vírů v He II.
|
|
|
Generation and detection of quantum turbulence in He II by second sound
Midlik, Šimon ; Schmoranzer, David (vedoucí práce) ; La Mantia, Marco (oponent)
V tejto práci prezentujeme výsledky nášho výskumu kvantovej turbulencie generovanej oscilujúcim protiprúdom normálnej a supratekutej zložky He II, v nadväznosti na predošlé experimenty kanálového prúdenia supratekutého hélia vo forme tepelného protiprúdu (counterflow), spoločného prúdenia oboch zložiek (coflow) a prúdenia čisto supratekutej zložky (superflow). Zamerali sme sa na štúdium vývoja, stacionárneho stavu a rozpadu skúmanej turbulencie v závislosti na použitom harmonickom móde pre tri rôzne teploty 1,45 K, 1,65 K a 1,83 K . K určeniu množstva generovaných kvantovaných vírov sme využili metódu tlmenia signálu druhého zvuku budeného s nízkou amplitúdou kolmo na dĺžku kanála. Výsledkom práce je popis kritických parametrov a ich hodnôt inicializujúcich generáciu kvantovej turbulencie pre oscilujúci protiprúd. V prípade meraní rozpadu kvantovej turbulencie sa nám podarilo rozlíšiť dva typy rozpadov, a to Vinenov typ a Kolmogorov typ prebiehajúcich v pozorovanej turbulencii.
|
host ::
RSS.