Simulations of quantum turbulence in thermal counterflow of superfluid helium using the vortex filament method
| Thesis title in Czech: | Simulace kvantové turbulence v tepelném protiproudu supratekutého hélia metodou vírových vláken |
|---|---|
| Thesis title in English: | Simulations of quantum turbulence in thermal counterflow of superfluid helium using the vortex filament method |
| Key words: | Supratekuté hélium|Kvantová turbulencia|Numerické simulácie|Vortex Filament model |
| English key words: | Superfluid helium|Quantum turbulence|Numerical simulations|Vortex Filament model |
| Academic year of topic announcement: | 2021/2022 |
| Thesis type: | Bachelor's thesis |
| Thesis language: | angličtina |
| Department: | Department of Low Temperature Physics (32-KFNT) |
| Supervisor: | doc. RNDr. David Schmoranzer, Ph.D. |
| Author: | Bc. Róbert Jurčo - assigned and confirmed by the Study Dept. |
| Date of registration: | 08.11.2021 |
| Date of assignment: | 08.11.2021 |
| Confirmed by Study dept. on: | 26.04.2022 |
| Date and time of defence: | 15.06.2022 09:00 |
| Date of electronic submission: | 12.05.2022 |
| Date of submission of printed version: | 12.05.2022 |
| Date of proceeded defence: | 15.06.2022 |
| Opponents: | Mgr. Emil Varga, Ph.D. |
| Advisors: | Mgr. Martin Šípka |
| Guidelines |
| Cílem této práce je provedení sady numerických simulací kvantové turbulence v supratekutém héliu v proudění označovaném jako tepelný protiproud. Výstupem práce bude především validace a benchmarking kódu na známém proudění – protiproud v pravoúhlém kanálu – kde student věnuje pozornost především shodě s experimentem a vlivu přítomnosti stěn v simulaci. Druhým výstupem bude také postupná adaptace kódu na méně obvyklé geometrie proudění – např. sféricky symetrický protiproud – kde může hrát značnou roli i prostorové rozložení teploty a musí být tedy uvažováno jako nedílná součást simulace. Student během řešení této práce převezme existující numerický kód realizující výpočet dynamiky kvantovaných vírů pomocí metody vírových vláken a adaptuje jej na zmíněné fyzikální úlohy, přičemž pro sférický protiproud půjde pouze o aproximativní řešení. Výsledky simulací budou porovnány s experimentálními daty získanými v Laboratoři supratekutosti MFF UK a dalšími simulacemi. Volitelnou součástí práce je částečná paralelizace existujícího kódu pro použití na clusterech větších výpočetních center. |
| References |
| L.D. Landau, E.M. Lifshitz: Fluid dynamics, Pergamon Press, 1987
Barenghi, C.F., Donnelly, R.J., Vinen, W.F. (Eds.): Quantized Vortex Dynamics and Superfluid Turbulence, Springer, 2001 L. Skrbek a kol., Fyzika nízkých teplot, Matfyzpress, 2011 S. Inui and M. Tsubota, Spherically symmetric formation of localized vortex tangle around a heat source in superfluid 4He, Phys. Rev. B 101, 214511 (2020) E. Rickinson, C. F. Barenghi, Y. A. Sergeev, and A. W. Baggaley, Superfluid turbulence driven by cylindrically symmetric thermal counterflow, Phys. Rev. B 101, 134519 (2020) E. Varga, Peculiarities of Spherically Symmetric Counterflow, JLTP 196, 28–34 (2019) E. Varga, S. Babuin, and L. Skrbek, Second-sound studies of coflow and counterflow of superfluid 4He in channels, Physics of Fluids 27, 065101 (2015) |