|
|
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
|
|
|
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.
|
|
|
Visualization of particle motions in superfluid helium flows
Švančara, Patrik ; La Mantia, Marco (vedoucí práce) ; Chagovets, Tim (oponent)
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 liquid Helium flows generated by an oscillating rectangular cylinder
Švančara, Patrik ; La Mantia, Marco (vedoucí práce) ; Jackson, Martin James (oponent)
Hranol vykonávající kvaziharmonické oscilace v tekutém heliu byl poprvé využit na experimentální studium dynamiky makroskopických vírových struktur vytvořených na jeho ostrých hranách. Proudění kapalného helia bylo vizualizováno pomocí pohybu malých pevných částic deuteria, které byly rozptýleny v experimentální cele a osvětleny tenkým rovinným svazkem laserového záření. Experimenty v He I, klasické viskózní tekutině, a He II, tekutině vykazující supratekutost, ukázaly v oblasti nízkých frekvencí oscilující překážky značné rozdíly v proudění, pravděpodobně způsobeny výrazně větší tepelní vodivostí He II v porovnání s He I. Při vysokých frekvencích proudění vykazovalo podobnosti, což souhlasí se současným porozuměním proudění kvantových tekutin na dostatečně velkých délkových škálách. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
host ::
RSS.