1995 Fiscal Year Annual Research Report

超流動ヘリウムにおける量子渦糸の3次元運動

Research Project

Project/Area Number	06640497
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	坪田誠東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (10197759)
Keywords	超流動ヘリウム / 量子渦 / 超流動乱流 / 計算物理 / 渦生成 / 回転超流動 / ピン止め / ソリトン
Research Abstract	前年度から開発していた、回転超流動における量子渦の二次元、三次元運動を記述するプログラムを完成し、それを用いて種々の計算を行った。今年度は主に三次元計算を行い、この系における微少量子渦の成長、および渦格子の形成について調べた。最も良く実験が行われているジオメトリーは円筒容器である。回転円筒容器中での渦の成長、及び渦格子の形成のダイナミクスについて調べた。しかし、この系では超流動速度場の壁における境界条件を適正に満たすことができないという本質的な困難がある。そこで、回転球容器について詳細な計算を行った。この場合は、以前、三次元ピンニングの研究で用いたポテンシャルを援用することで境界条件を厳密に満たすことができる。容器壁面に生成された微少な渦輪が伸長するために必要な、容器の臨界角速度を評価した。それは二次元系での理論解析、および種々の実験が与えるものよりは大きい。その原因は不明だが、実際の実験状況では容器中に元々存在する残余渦が効いている可能性が考えられる。渦格子の形成、および容器の回転角速度を減少させた場合の(スピンダウン)、渦格子崩壊の過程を調べた。また、回転立方体容器の計算を行った。この場合は、鏡像渦の配置により境界条件を満たすことができるが、通常の粘性流体である常流体の取り扱いに問題を残す。容器回転の効果により、量子渦の乱れを押さえる可能性について調べた。それに関連し、渦に沿って伝播するソリトンの挙動、およびそれに及ぼす容器回転の効果について調べた。

Research Products
(11 results)

All Other

All Publications (11 results)

[Publications] M. Tsubota and H. Yoneda: "Dynamics of Quantized Vortices in Rotating Superfluid" Journal of Low Temperature Physics. 101. 815-820 (1995)
[Publications] M. Tsubota and H. Yoneda: "Dynamics of Quantized Vortices under an Applied Flow in Superfluid Helium" Proceedings of the ASME-JSME Thermal Engineering Joint Conference. 483-490 (1995)
[Publications] 米陀英毅,坪田誠: "超流動ヘリウムにおける境界面付近の量子渦の運動と流れ場の影響" 日本機械学会論文集(B編). 61. 2365-2371 (1995)
[Publications] M. Tsubota and S. Maekawa: "Collision of Quantized Vortices in Superfluid Helium and Effect of Applied Superflow" JSME International Journal Series B. 38. 295-299 (1995)
[Publications] 坪田誠,冨田幸雄,嶋章,鹿野一郎: "加圧液体窒素中におけるレーザ生成気泡の挙動" 日本機械学会論文集(B編). 61. 365-371 (1995)
[Publications] F. Takemura, Y. Matsumoto, M. Tsubota and Y. Tomita: "Effects of the Internal Phenomena on Bubble Motion Liquid Nitrogen" Cavitation and Multiphase Flow-1995-. 187-192 (1995)
[Publications] 坪田誠,米陀英毅: "回転円筒容器および回転球容器内における量子渦の三次元運動" 日本物理学会講演概要集 1995年秋の分科会第3分冊. 447 (1995)
[Publications] 坪田誠,西哲哉,米陀英毅: "細管中における量子渦の三次元運動" 日本物理学会講演概要集 1995年秋の分科会第3分冊. 447 (1995)
[Publications] 米陀英毅,坪田誠: "回転超流動における量子渦格子の形成" 日本物理学会講演概要集第50回年会第3分冊. 509 (1995)
[Publications] 長根一宏,冨田幸雄,坪田誠,三浦紀重,松岡敬,豊田伸一: "レーザーフォーカスによる液体窒素中での気泡の初生と急速膨張" 日本機械学会東北支部第30期総会・講演会講演論文集. 1-2 (1995)
[Publications] 坪田誠,冨田幸雄,安中信仁,長根一宏: "液体窒素中でのレーザー生成気泡の運動" 日本物理学会講演概要集 1995年秋の分科会第4分冊. 67 (1995)

1995 Fiscal Year Annual Research Report

超流動ヘリウムにおける量子渦糸の3次元運動

Principal Investigator

坪田 誠 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (10197759)

Research Products

[Publications] M. Tsubota and H. Yoneda: "Dynamics of Quantized Vortices in Rotating Superfluid" Journal of Low Temperature Physics. 101. 815-820 (1995)

[Publications] M. Tsubota and H. Yoneda: "Dynamics of Quantized Vortices under an Applied Flow in Superfluid Helium" Proceedings of the ASME-JSME Thermal Engineering Joint Conference. 483-490 (1995)

[Publications] 米陀英毅,坪田誠: "超流動ヘリウムにおける境界面付近の量子渦の運動と流れ場の影響" 日本機械学会論文集(B編). 61. 2365-2371 (1995)

[Publications] M. Tsubota and S. Maekawa: "Collision of Quantized Vortices in Superfluid Helium and Effect of Applied Superflow" JSME International Journal Series B. 38. 295-299 (1995)

[Publications] 坪田誠,冨田幸雄,嶋章,鹿野一郎: "加圧液体窒素中におけるレーザ生成気泡の挙動" 日本機械学会論文集(B編). 61. 365-371 (1995)

[Publications] F. Takemura, Y. Matsumoto, M. Tsubota and Y. Tomita: "Effects of the Internal Phenomena on Bubble Motion Liquid Nitrogen" Cavitation and Multiphase Flow-1995-. 187-192 (1995)

[Publications] 坪田誠,米陀英毅: "回転円筒容器および回転球容器内における量子渦の三次元運動" 日本物理学会講演概要集 1995年秋の分科会 第3分冊. 447 (1995)

[Publications] 坪田誠,西哲哉,米陀英毅: "細管中における量子渦の三次元運動" 日本物理学会講演概要集 1995年秋の分科会 第3分冊. 447 (1995)

[Publications] 米陀英毅,坪田誠: "回転超流動における量子渦格子の形成" 日本物理学会講演概要集 第50回年会 第3分冊. 509 (1995)

[Publications] 長根一宏,冨田幸雄,坪田誠,三浦紀重,松岡敬,豊田伸一: "レーザーフォーカスによる液体窒素中での気泡の初生と急速膨張" 日本機械学会東北支部第30期総会・講演会講演論文集. 1-2 (1995)

[Publications] 坪田誠,冨田幸雄,安中信仁,長根一宏: "液体窒素中でのレーザー生成気泡の運動" 日本物理学会講演概要集 1995年秋の分科会 第4分冊. 67 (1995)

坪田誠東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (10197759)

[Publications] 坪田誠,米陀英毅: "回転円筒容器および回転球容器内における量子渦の三次元運動" 日本物理学会講演概要集 1995年秋の分科会第3分冊. 447 (1995)

[Publications] 坪田誠,西哲哉,米陀英毅: "細管中における量子渦の三次元運動" 日本物理学会講演概要集 1995年秋の分科会第3分冊. 447 (1995)

[Publications] 米陀英毅,坪田誠: "回転超流動における量子渦格子の形成" 日本物理学会講演概要集第50回年会第3分冊. 509 (1995)

[Publications] 坪田誠,冨田幸雄,安中信仁,長根一宏: "液体窒素中でのレーザー生成気泡の運動" 日本物理学会講演概要集 1995年秋の分科会第4分冊. 67 (1995)