Thesis (Selection of subject)Thesis (Selection of subject)(version: 285)
Assignment details
   Login via CAS
Kvantová turbulence v termo-mechanicky buzeném proudění supratekutého hélia
Thesis title in Czech: Kvantová turbulence v termo-mechanicky buzeném proudění supratekutého hélia
Thesis title in English: Quantum Turbulence in Thermo-Mechanically Driven Flows of Superfluid Helium
Key words: supratekuté hélium, kvantová turbulence, termální protiproud, fontánový jev, konvekce
English key words: superfluid helium, quantum turbulence, thermal counterflow, fountain effect, convection
Academic year of topic announcement: 2018/2019
Type of assignment: dissertation
Thesis language:
Department: Department of Low Temperature Physics (32-KFNT)
Supervisor: RNDr. David Schmoranzer, Ph.D.
Author:
Advisors: Dr. Martin James Jackson, Ph.D.
Guidelines
Kvantová turbulence je speciální turbulentní proudění supratekuté kapaliny, např. hélia ochlazeného pod teplotu 2,17 K. Takovou kapalinu popisuje dvousložkový model tak, jako by se skládala z viskózní normálni složky a ideální složky supratekuté [1]. Turbulence vzniká při překročení určité kritické rychlosti jak v mechanicky buzeném proudění, kdy obě složky proudí společně, tak i v tepelně buzeném protiproudu, kdy proudí opačnými směry Turbulence v těchto dvou typech proudění byla v posledních letech intenzivně zkoumána různými technikami, např. pomocí vizualizace proudění [2] nebo tlumením druhého zvuku[1]. Navrhujeme zkoumat škálu proudění vyplňující prostor mezi těmito dvěma základními typy dvousložkového proudění a sledovat postupné změny v charakteristikách turbulence (ve fázích vzniku, ustáleného stavu a během rozpadu). Proudění budou buzena kombinací mechanických a termálních prvků tak, aby byla pokryta celá škála mezi zmíněnými extrémy, včetně případu, kdy kanálem makroskopicky proudí pouze normální složka supratekutého hélia. K měření hustoty kvantovaných vírů využijeme již tradiční techniku tlumení druhého zvuku, doplněnou o monitoring teplotního profilu v proudovém kanálu. Součástí práce bude také výzkum fyzikálních souvislostí mezi přenosem tepla v protiproudu supratekutého hélia a v konvektivním proudění klasického hélia [3], realizovaný ve spolupráci s ÚPT Brno.
References
[1] L. Skrbek and K. R. Sreenivasan,Developed quantum turbulence and its decay, Phys. Fluids 24, 011301 (2012).
[2] W. Guo, M. La Mantia, D. P. Lathrop, and S. W. Van Sciver, Visualization of two-fluid flows of superfluid helium-4, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 111, 4653 (2014).
[3] P.Urban, D. Schmoranzer, P. Hanzelka, K.R. Sreenivasan, L. Skrbek, Anomalous Heat Transfer and Condensation in Convection of Cryogenic helium, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110 (2013) 8036.

L. Skrbek a kol., Fyzika nízkých teplot, MatfyzPress
L.D. Landau, E.M. Lifshitz, Hydrodynamics
C.F. Barenghi, R.J. Donnelly, W.F. Vinen Quantized Vortex Dynamics and Superfluid Turbulence, Springer Berlin (Heldelberg), 2001
Preliminary scope of work
Měření kvantové turbulence ve škále stacionárních proudění supratekutého hélia bez klasické analogie, vyplňující prostor mezi společným prouděním obou složek supratekutého hélia a jejich protiproudem. Analýza souvislostí mezi termálním protiproudem v supratekutém héliu a konvektivním prouděním v klasických tekutinách.
Preliminary scope of work in English
Measurements of quantum turbulence in a range of stationary flows of superfluid helium with no classical analogues, filling the space between co-flow and counterflow of the two components of the superfluid. Analysis of the relationship between thermal counterflow in superfluid helium and convective flow in classical fluids.
 
Charles University | Information system of Charles University | http://www.cuni.cz/UKEN-329.html