2002 Fiscal Year Annual Research Report
超流動ヘリウムの自由界面での第2音波熱パルス-蒸発波間のエネルギーモード変換
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14350506
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
村上 正秀 筑波大学, 機能工学系, 教授 (40111588)
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| Keywords | 超流動液体ヘリウム / 蒸発問題 / 熱パルス反射係数 / 屈折 / 全反射 / 熱衝撃波 / 沸騰 / 渦線長密度 |
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| Research Abstract |
本年度は熱パルスを熱源とした実験を中心に、その他関連したエネルギーモード変換を含む実験も行われた。
i)熱パルスのHe II自由界面への入射による蒸発問題:HeII中の入・反射熱パルスの温度振幅計測を行い、広い温度範囲にわたる熱パルス反射係数が入射角をパラメータとして求められた。理論上、入射角が臨界角を越えると全反射が起きる。実験でもその兆候は見られたが入射波が正弦波では無くパルスである性格上、その生起は波頭部分に限られていた。この現象に対するChernikovaとKhalatnikovによる理論は、一種の平衡理論である故に実験とは合わず、新たな理論構築が行われ、これは実験値とも比較的良く合った。その理論構築には、自由界面を横切る方向のエネルギーバランス式が必要であり、入射熱パルス、反射熱パルス、反射圧縮波、蒸発波間のバランスが考えられた。これに基づく理論反射係数は実験値と数%の誤差で良く一致したが、更なる改良が示唆された。
ii)He II沸騰時のエネルギーバランスの計測:特に、飽和状態におけるノイジー膜沸騰とサイレント膜沸騰、またサブクール膜沸騰の現象的差異に着目した計測(温度、圧力、可視化)が行われた。
iii)2流体方程式と渦線長密度発展方程式から成る系に基づく数値解析:相変化とHe Iに対するナヴィア・ストークス方程式系をも連動させるスキームの構築が行われている。
iv)超流動衝撃波管における気体力学的衝撃波のHe II自由界面への入射直後の自由界面からの強い蒸発とそれに引き続く低温管壁上への凝縮に関する検証実験が行われている。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] M.Murakami: "Reflection of second sound thermal pulse obliquely incident on He II free surface"Physica B. (発表予定). (2003)
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[Publications] Y.Ueta: "Experimental study of λ-phase transition induced by shock compression"Cryogenics. 42-10. 645-651 (2002)
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[Publications] M.Murakarni: "Experimental Study of Transient Evaporation of Superfluid Helium induced by Incidence of Second Sound Thermal Pulse onto Free Surface"Experimental Thermal and Fluid Science. 26-2/4. 229-235 (2002)
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[Publications] H.Nagai: "Experiments of Highly Transient Thermo-Fluid Dynamic Phenomena in He II Induced by Gas Dynamic Shock Wave Impingement"Advances in Cryogenic Engineering. 47A. 1327-1334 (2002)
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[Publications] H-S.Yang: "Study of Thermal Shock Wave in Shock-Compressed He II Induced by Gasdynamic Shock Wave Impingement"Advances in Cryogenic Engineering. 47A. 1380-1387 (2002)
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[Publications] M.Murakami: "Study of Evaporation from He II Free Surface Induced by Thermal Shock Wave"Advances in Cryogenic Engineering. 47A. 1388-1395 (2002)
