キャビテーションによって誘起されるHe I―He II間のλ相転移の研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13875190
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 村上 正秀 筑波大学, 機能工学系, 教授 (40111588)
• Keywords: キャビテーション / 超流動ヘリウム / λ-相転移 / 液体ヘリウム / 気泡流 / 可視化法

Research Abstract

a)λ点に近い温度におけるHe Iのキャビテーション流れにおいては、気泡生成時の潜熱供給による温度降下のため、λ相転移が起こることがあることを広範囲な実験条件について確認した。その際の熱流動状態(温度、気泡状態)の変化も計測できた。
b)この現象を、熱収支の観点から説明するモデルの構築が行われ、それに基づいて温度降下をボイド率の関数として予測することも可能となった。これに依れば、キャビテーション流れにおいてλ相転移が起こる時と起こらないときの差異が明確になる。ただしボイド率の計測が行われていないため、実際の現象との対応は必ずしも定量的にはなされていない。
c)キャビテーションの初生過程と発達した段階でのHe IとHe IIのキャビテーション流れの違いを、可視化結果で得られた気泡の密度やサイズの観点から明確にした。また、キャビテーション域の温度分布も求めるため、微少な温度センサによる計測が行われている。
d)より詳細な研究のため、流路内のキャビテーション域におけるボイド率の計測用に、静電容量型ボイド率計の開発に着手した。
e)キャビテーション流れの流動抵抗を測るための圧力降下計測、またキャビテーション流動状態の非定常性の把握のため圧力変動の計測の目的で、圧力測定を開始した。
f)流路のノズル付近の形状を可変とするような流路の作成を行っている。

Research Products

• [Publications] T. Ishii: "Measurement and Visualization Study of Liquid Helium Cavitation Flow Through Venturi Channel"Advances in Cryogenic Engineering. 47A(発表予定). (2002)
• [Publications] 石井崇: "ベンチュリー管を用いたヘリウムの2つの液相におけるキャビテーション"流体力学会年会2001 講演論文集. 567-568 (2001)