2010 Fiscal Year Annual Research Report
超流動ヘリウムにおける特異熱流体力学状態の定量的同定とその間の遷移の実験的検証
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22360353
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
村上 正秀 筑波大学, 筑波大学, 名誉教授 (40111588)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高田 卓 筑波大学, 大学院・システム情報工学研究科, 助教 (30578109)
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| Keywords | 航空宇宙工学 / 流体 / 宇宙科学 / 人工衛星 / 超流動 |
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| Research Abstract |
He IIの加熱による、理想超流動状態から超流動崩壊を経てのGoelter-Mellink伝熱状態への遷移、He II流れの超流動乱流への遷移とその乱れ特性、さらに膜沸騰への遷移をターゲットとして研究がなされた。
1 超流動乱流計測に用いられるPIV法(Particle Image Velocimetry)用のトレーサー粒子と量子化渦との干渉:粒子は常流動成分に引きずられる(PIVが超流動計測に利用できる根拠)か、量子化渦核にトラップされることに加え、量子化渦群によって抵抗を受けて引きずられ常流動成分流速よりも減速されるものがあることが理論的に予測された。我々の実験結果と比較すると、それはこの予測を支持するものであった。
2 PIV/PTV法実験の精度向上を目的とした装置改良:実験空間におけるレーザー光の多重反射などに起因する迷走光の低減化、ジェット流装置の位置決め精度の向上、ヘリウム蒸気排気系の整備、等。
3 PIV法とPTV法による超流動計測結果の見かけ上の矛盾を解明:既存の高速ビデオ画像に対するPTV法の応用を試行している。PTV法により捉えられた(Malyland大学)常流動成分の動きに逆行する粒子の存在を、我々は最近になってPIVによっても捉えることが出来たと考えているが、その検証を継続している。
4 熱カウンター流ジェットの超流動乱流特性のPW計測:超流動乱流遷移への臨界条件、減衰則の計測。
5 狭隘流路を利用した加熱実験:サブクールHe II加熱に際して生じるHe I相の出現とその伝熱への寄与に関する研究。ヒーター面上に現れるHe II-He I相界面を捉える必要があるので、透明ヒーターが用いられ、画像処理による可視化画像エンハンス法も援用して密度・温度場の計測を行った。
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