Установка по изучению вихревого движения в узком зазоре между плоскими дисками в сверхтекучем HE-II

Ключевые слова: ГИДРОДИНАМИКА, НЕЛИНЕЙНАЯ ТУРБУЛЕНТНОСТЬ, КВАНТОВАЯ ТУРБУЛЕНТНОСТЬ, КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

Аннотация

В последнее время во всём мире наблюдается всё больший интерес к проблемам турбулентности. В связи с развитием методов регистрации движения и анализа данных появилась возможность более точной регистрации турбулентности и обработки данных.
В качестве модельных объектов для исследования турбулентности используются вода, жидкий водород, жидкий гелий и другие жидкости. Особый интерес для исследования представляет сверхтекучий гелий, так как в нём возникают квантовые вихри при скоростях выше некоторой критической и изучение свойств которых способствует расширению существующих представлений о физике турбулентных явлений.
Разработана и изготовлена экспериментальная установка для изучения процессов вихревого движения в сверхтекучем гелии в узких зазорах. Установка позволяет проводить прямое наблюдение и видеосъемку процессов, происходящих в He-II при температурах ниже Тλ. Проведенные испытания продемонстрировали влияние скорости вращения дисков на перенормированное значение вязкости жидкости в зазоре между дисками. Это открывает возможности наблюдения и исследования размерного эффекта при уменьшении ширины зазора.
Проведена серия предварительных экспериментов, которые подтвердили возможность регистрации угла отклонения, свободно подвешенного в He-II плоского диска от положения равновесия вследствие передачи углового момента силы, который возникает в жидкости при вращении с заданной скоростью расположенного под ним диска. Угловой момент, порождаемый в He-II вращающимся диском, передается через слой жидкости между дисками к подвешенному над ним свободному диску.
Работа выполнена в рамках гранта РНФ №23-72-30006.

Keywords: HYDRODYNAMICS, NON-LINEAR TURBULENCE, QUANTUM TURBULENCE, QUANTUM PHYSICS

Abstract