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宇宙空間で用いる超流動ヘリウム用熱機械効果ポンプの流量特性を把握するために、熱機械効果ポンプの多孔物質の厚さや断面積、あるいは、孔径を変化させて、そこを通る超流動ヘリウムの熱流体力学特性を測定した。ポンプ用の多孔物質としては、市販されているアルミナのセラミックスを採用した。多孔物質中を通る超流動ヘリウムの流れが理想的な場合には、流動特製は、多孔物質の幾何形状に依らず、ヘリウム浴の温度とヒーターによって発生させる熱量のみに依存することが理論的にわかっている。しかしながら、実験結果からは、そのような理想的な流量特性が得られるのは、加える熱量が小さい場合であり、実用的な流量が得られるような、比較的熱量の大きな状態では、超流動ヘリウムの流れは、いわゆる乱流状態になることがわかった。さらに、この状態になると、熱量を大きくしてももはや流量は増加せず、ある一定値になる。この最大流量は、使用しているセラミックスによって異なる値を示し、しかも、セラミックスの厚さなどの幾何形状とは明確な関係が得られなかった。また、超流動ヘリウムの乱流状態を記述するモデルを導入しても、この流量特性を十分に解釈することができなかった。本研究で得られた実験データを解析して、このような超流動ヘリウムの流量特性、特に、乱流状態に遷移した後の特性に影響を及ぼしているのが、その多孔物質の透過率であることが明らかになった。この透過率を考慮することにより、初めてセラミックスの幾何形状と流量特性との関係が理解できるようになった。
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