量子乱流場の三次元渦構造の可視化とラグランジュ速度の計測

• 研究課題/領域番号: 16K14158
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 辻 義之 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00252255)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2016年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 乱流 / 超流動 / 可視化 / 超流動乱流 / 三次元流動場計測 / 粒子軌道追跡 / 流体工学 / 量子乱流 / 乱流統計則

研究成果の概要

超流動場の可視化のために，低温デュアーを取り囲む複数台のカメラ配置を実装できる体系を構築した．粒子位置とその大きさを算出する計算アルゴリズムを構築した．高速度カメラで撮影をした画像を時系列で解析をして，４時刻以上の粒子位置を追跡することで，ラグランジュ速度，加速度の算出をおこなった．量子渦と微粒子の相互作用から粒子軌道が特異な形状を示すことが観測された．つまり，ラグランジュ速度と加速度を算出することで，量子渦タングルの渦間距離を見積もる指標を提示できることが分かった．熱対向流下において，加熱するパワーを調整して流動状況を変化させ，その速度分布，加速度分布形状の変化を体系的に調査した．

研究成果

• [雑誌論文] Numerical evidence of logarithmic regions in channel flow at Reτ=8000 (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshinobu Yamamoto and Yoshiyuki Tsuji
  • 雑誌名: Phys. Rev. Fluids 巻: 3 号: 1
  • DOI: 10.1103/physrevfluids.3.012602
  • NAID: 120006650161
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Lagrangian Trajectory of Small Particles in Superfluid He II (2017)
  • 著者名/発表者名: Wataru Kubo, Yoshiyuki Tsuji
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: 187 号: 5-6 ページ: 611-617
  • DOI: 10.1007/s10909-017-1764-4
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Spectrum of Turbulence in nonlinear Schrodinger (Gross-Pitaevskii) equation (2018)
  • 著者名/発表者名: Kyo Yoshida, Yoshiyuki Tsuji, and Hideaki Miura
  • 学会等名: 5th international Conference on Mathematical Theory of Turbulence via Harmonic Analysis and Computational Fluid Dynamics
  • 招待講演
• [学会発表] Small particle motions in super fluid He II: its size effect on particle velocity and acceleration (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Tsuji
  • 学会等名: Quantum Turbulence Workshop
  • 国際学会 / 招待講演