2016 Fiscal Year Annual Research Report
Visualization of quantum vortex structures and the energy spectrum in super fluid turbulence
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15H03917
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
辻 義之 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00252255)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 高啓 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (00345951)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 超流動乱流 / 三次元速度の計測 / 粒子ラグランジュ軌道 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超流動乱流中に播種する微細粒子の選定をおこなった。従来の文献では、固体水素を用いることが提案されていたが、窒素を用いた粒子生成を試みた。ヘリウムデュアーに窒素を注入するための微細管を設置し、混合比、注入圧力、ヘリウムバスの温度を変化させながら生成される粒子径の分布を調査した。
生成される微粒子は、注入圧力とヘリウムバスの温度に大きく影響されることが明らかになった。注入圧力が小さい場合には、微細な粒子が形成されないこと、また、ヘリウムバス温度が低い場合には、微粒子は時間とともに凝集することが明らかになった。凝集の過程をより詳細に調べるために、時間経過ごとに画像を撮影し、粒子径の分布関数を算出した。分布関数の時間経緯から、凝集が起こる粒子径について考察をおこなった。すべての微細粒子が凝集するわけではなく、粒子の運動と大きくかかわることが予想された。
温度が1.9Kより低温になると、超流動成分が卓越した流れになり、微細粒子の凝集が加速されることが観測された。すなわち、微粒子の生成には粘性を持つ常流動成分の割合が重要と考えられ、粘性流体との総合干渉で微細な粒子が形成さえると考えられる。注入管の直径を細くすることで、初期の噴出乱流で微細化を期待したが、その効果はあまり出なかった。微細な粒子の形状をより正確に検出するために、画像処理プログラムの改良をおこない、粒子の境界を正確に検出することが可能となった。以上の知見より、微細粒子を生成するための圧力、温度、混合比などのパラメータの影響を明らかにすることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計測系の修理も完了して、実験を再開できた。粒子生成の条件についても知見が得られ、実験計画に従って進める予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
撮像系の改良をおこない、可視化システムの構築を進める。
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