velikost textu

Visualization of particle motions in superfluid helium flows

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Visualization of particle motions in superfluid helium flows
Název v češtině:
Vizualizace pohybů částic v proudění supratekutého helia
Typ:
Rigorózní práce
Autor:
Bc. Patrik Švančara
Vedoucí:
Dr. Marco La Mantia, Ph.D.
Id práce:
219255
Fakulta:
Matematicko-fyzikální fakulta (MFF)
Pracoviště:
Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL)
Program studia:
Fyzika (N1701)
Obor studia:
Fyzika kondenzovaných soustav a materiálů (FKSM)
Přidělovaný titul:
RNDr.
Datum obhajoby:
20. 11. 2019
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
fyzika nízkých teplot; supratekutost; kvantová turbulence; mechanika tekutin; vizualizace proudění
Klíčová slova v angličtině:
low temperature physics; superfluidity; quantum turbulence; fluid mechanics; flow visualization
Abstrakt:
Proudění normálního a supratekutého 4He (He I a He II) je studováno experimentálně. Relativně malé částice tuhého vodíku a deuteria jsou rozptýleny v experimentálním objemu a jejich pohyb je sledován v mechanicky a tepelně generovaném proudění. Studovány jsou statistické distribuce rychlostí a rychlostních přírůstků na škálach, které jsou menší i větší než je střední vzdálenost mezi kvantovanými víry, tzn. kvantová délková škála zkoumaného proudění. Ukážeme, že na malých škálách je pozorována dynamika částic v He II silně ovlivněna dynamikou kvantovaných vírů. Navíc ukazujeme, že toto správání je nezávislé na příslušném velkoškálovém proudění. Naproti tomu pozorujeme, že na velkých škálách je pohyb částic kvaziklasický, tzn. velmi podobný tomu, ke kterému dochází v proudění viskózních tekutin. Tato práce posilňuje myšlenku blízké podobnosti viskózního proudění a velkoškálového (mechanicky generovaného) proudění He II, a současně zdůrazňuje rozdíly na malých škálách v důsledku přítomnosti kvantovaných vírů v He II.
Abstract v angličtině:
Flows of normal and superfluid 4He (He I and He II, respectively) are investigated experimentally. Relatively small particles of solid hydrogen and deuterium are suspended in the experimental volume and their motions are tracked in both mechanically and thermally driven flows. A statistical study of the particle velocity and velocity increment distributions is performed at scales smaller and larger than the mean distance between quantized vortices, the quantum length scale of the investigated flows. We show that, at small scales, the observed particle dynamics in He II is greatly influenced by that of quantized vortices. We, additionally, report that this behavior is independent of the imposed large-scale flow. Instead, at large scales, we observe that particle motions are quasiclassical, that is, very similar to those reported to occur in turbulent flows of viscous fluids. The study reinforces therefore the idea of close similarity between viscous flows and large-scale (mechanically-driven) flows of He II, and simultaneously highlights the small-scale differences due to the presence of quantized vortices in He II.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Bc. Patrik Švančara 9.11 MB
Stáhnout Příloha k práci Bc. Patrik Švančara 3.93 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Bc. Patrik Švančara 172 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Bc. Patrik Švančara 172 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby doc. Mgr. Pavel Javorský, Dr. 83 kB