|
| |
|
| |
|
|
Sféricky symetrický tepelný protiproud supratekutého hélia
Novotný, Filip ; Schmoranzer, David (vedoucí práce) ; Kohout, Jaroslav (oponent)
Hlavním cílem této práce byl výzkum kvantové turbulence v suprateku- tém heliu ve speciálním typu proudění, sféricky symetrickém tepelném pro- tiproudu. Za tímto účelem byla navržena a na 3D tiskárně vyrobena sférická cela. Kvantová turbulence byla měřena tradiční metodou tlumení druhého zvuku. Sledován byl jak ustálený stav kvantové turbulence tak i její časový rozpad. Získaná závislost hustoty kvantovaných vírů L na rychlostí tepel- ného protiproudu vns, kdy data sledují L ∝ v3/2 ns , neodpovídá očekávání dle Vinenovy rovnice, která předpovídá L ∝ v2 ns. Z měření rozpadu turbulence v závislosti na čase t byla zjištěna závislost L ∝ t−1 , která v tomto případě pa- radoxně velmi dobře splňuje rozpadový mód vyplývající z Vinenovy rovnice. Sféricky symetrický tepelný protiproud tedy slibuje do budoucna zajímavé fyzikální otázky a bude i nadále předmětem vědeckého zájmu. 1
|
|
|
Nestability v proudění supratekutého hélia vyvolaného torzními oscilátory
Skokánková, Tamara ; Schmoranzer, David (vedoucí práce) ; Urban, Pavel (oponent)
Tato práce se věnuje studiu proudění supratekutého helia vyvolaného torzními oscilátory. První část zkoumá chování proudění okolo torzně oscilujícího disku zavěšeného na tenkém wolframovém vlákně (rozvoj experimentu A. C. Hollise Halletta z roku 1952). Bylo provedeno měření pohybu torzně oscilujícího disku v supratekutém heliu při teplotách v rozmezí 1,265 K - 2,157 K za tlaku nasycených par. Byly naměřeny časové průběhy úhlové výchylky disku a určeny kritické parametry stability turbulentního proudění. V laminárním proudění bylo ověřeno škálování odporových sil s bezrozměrným Donnellyho číslem. Na základě těchto měření a porovnání s původním experimentem byl navržen scénář zániku turbulence v proudění vyvolaného torzně oscilujícím diskem. Druhá část se věnuje vývoji a konstrukci podobného experimentu do oblasti mK teplot. Byl navržen nový typ oscilátoru, tzv. pillbox, a provedena testovací a základní měření pro tuto konfiguraci za pokojové teploty i za mK teplot.
|
|
|
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.
|
|
|
Investigation of quantum turbulence using microresonators
Midlik, Šimon ; Schmoranzer, David (vedoucí práce) ; Kohout, Jaroslav (oponent)
Hlavným cieľom tejto práce je konštrukcia nízkoteplotnej aparatúry umožňujúcej výskum kvantovej turbulencie v supratekutom héliu (He II) pomocou mikrorezonátoru a štúdium prechodu k turbulencii v oscilačnom prúdení He II v rozmedzí teplôt 2,170 K až 1,293 K. Bola navrhnutá a skonštruovaná aparatúra pozostávajúca z supravodivého vibrujúceho mikrodrôtiku a tzv. fontánovej pumpy, ktorú sme po charakterizácii oboch zariadení využili na štúdium nestabilít vznikajúcich v prúdení He II. Konkrétne sme sa zamerali na otázku, či ich pôvod môžeme hľadať v klasickej turbulencii normálnej zložky supratekutého hélia, podobne ako je tomu v prípade známych oscilujúcich ladičiek alebo je za nestability oscilačného prúdenia vznikajúce v okolí mikrorezonátoru zodpovedný vznik kvantovaných vírov v supratekutej zložke He II. Aby sme tieto nestability mohli rozlíšiť, boli z Navierových- Stokesových rovníc odvodené zákonitosti škálovania odporových síl v klasickom oscilačnom prúdení, ktoré sme aplikovali na normálnu zložku supratekutého hélia. To nám mimo iné umožnilo taktiež overiť rozsah platnosti fungovania mikrorezonátoru vo vysokofrekvenčnej limite oscilačného prúdenia. Na záver sme preskúmali, či je možné aby mikrorezonátor principiálne fungoval ako detektor stacionárneho prúdenia vyvolávaného fontánovou pumpou a naše...
|
|
|
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.
|
|
|
Low frequency oscillatory flow of cryogenic helium
Skokánková, Tamara ; Schmoranzer, David (vedoucí práce) ; Babuin, Simone (oponent)
Tato práce je založena na zopakování experimentu, který provedli R. J. Donnelly and A. C. Hollis Hallett v roce 1958. Bylo provedeno měření pohybu torzně oscilujícího disku v supratekutém heliu při teplotách v rozmezí 1.37 až 2.16 K za tlaku nasycených par. Byly naměřeny časové průbehy úhlové rychlosti disku a určeny kritické hodnoty amplitudy úhlové rychlosti. Získané teplotní závislosti ukázaly, že naměřené nelineární síly pocházejí nejspíše od supratekuté složky. Na základě těchto měření byl navržen scénář přechodu k turbulenci v proudění vyvolaném torzně oscilujícím diskem. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
|
|
Interakce laserového záření a stopovacích částic v kapalném heliu
Hodic, Jan ; Skrbek, Ladislav (vedoucí práce) ; Schmoranzer, David (oponent)
Práce nejprve v úvodu shrnuje základní poznatky z oblasti mechaniky tekutin, odvození Navierových-Stokesových rovnic, zavedení Reynoldsova čísla a jeho význam a zásadní odvození Stokesova vzorce, vyjadřujícího působení odporu kapaliny na pohybující se kouli. Dále je zmíněna problematika turbulence tekutin. Je zavedena vířivost a nastíněn výzkum turbulence pomocí kapalného helia 4. Jsou uvedeny základní fyzikální vlastnosti helia 4, včetně jeho hydrodynamiky. Následuje uvedení do problematiky kvantové turbulence a popis používané experimentální metody stopovacích částic, jako i základní motivace problému. Je proveden jak přibližný výpočet interakce částice a laserového svazku, tak proveden výpočet přesný pro ideálně kulovou částici. Během výpočtu předpokládám nestlačitelné nevířivé proudění, použiji základní vztahy pro rychlost normální a supratekuté složky ke zformulování okrajových podmínek a vyřeším vzniklou Laplaceovu rovnici. S pomocí Eulerovy rovnice jsem obdržel tlak, potřebný k určení podoby tenzoru napětí, ze kterého jsem získal vztah pro sílu působící na částici a posléze úhel odklonu od svislého směru protiproudu normální a supratekuté složky He II. Vzniklý vztah byl porovnán s experimentálními daty, byla získána experimentální závislost výchylky distribuce horizontální rychlosti částic a změřena...
|
|
| |
host ::
RSS.