論文の概要: Modelling turbulent flow of superfluid $^4$He past a rough solid wall in
the $T = 0$ limit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.09562v1
- Date: Wed, 14 Feb 2024 20:25:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-16 17:51:54.520988
- Title: Modelling turbulent flow of superfluid $^4$He past a rough solid wall in
the $T = 0$ limit
- Title（参考訳）: 超流動$^4$Heの乱流をモデル化する$T = 0$極限の粗固壁を過ぎる
- Authors: Matthew J Doyle and Andrei I Golov and Paul M Walmsley and Andrew W
Baggaley
- Abstract要約: 純超流動4ドルHeの流れ中の渦タングルの渦フィラメントモデルを用いて数値解析を行った。
粗粒の速度プロファイルは、ラミナール・ポアゼイユ流の古典的な放物型プロファイルに類似していた。
偏極渦長は, 流路の中央で0点, せん断流域で60%$D/4$の範囲で変化した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.18206461789819076
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present a numerical study, using the vortex filament model, of vortex
tangles in a flow of pure superfluid $^4$He in the $T = 0$ limit through a
channel of width $D = 1$ mm for various applied velocities $V$. The flat
channel walls are assumed to be microscopically rough such that vortices
terminating at the walls are permanently pinned; vortices are liberated from
their pinned ends exclusively through self-reconnection with their images.
Sustained tangles were observed, for a period of 80 s, above the critical
velocity $V_c \sim 0.20$ cm s$^{-1} = 20 \kappa/D$. The coarse-grained velocity
profile was akin to a classical parabolic profile of the laminar Poiseuille
flow, albeit with a non-zero slip velocity $\sim$ 0.20 cm s$^{-1}$ at the
walls. The friction force was found to be proportional to the applied velocity.
The effective kinematic viscosity was $\sim 0.1\kappa$, and effective Reynolds
numbers within $\mathrm{Re'} < 15$. The fraction of the polarized vortex length
varied between zero in the middle of the channel and $\sim$ 60% within the
shear flow regions $\sim D/4$ from the walls. Therefore, we studied a state of
polarized ultraquantum (Vinen) turbulence fuelled at short lengthscales by
vortex reconnections, including those with vortex images due to the relative
motion between the vortex tangle and the pinning rough surface.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,純超流動体$^4$heの流れ中の渦絡みの渦フィラメントモデルを用いて,幅$d = 1$ mm のチャネルを介して,種々の印加速度 $v$ のチャネルを通り,数値的研究を行う。
平坦なチャネル壁は、壁で終端する渦が永久に固定されるように顕微鏡的に粗いと仮定され、渦は、画像との自己再接続によって、ピン付き端から解放される。
連続したタングルは80秒で、臨界速度である$v_c \sim 0.20$ cm s$^{-1} = 20 \kappa/d$よりも高い値を示した。
粗粒度速度分布は, 壁面における非零すべり速度が$\sim$ 0.20 cm s$^{-1}$であるにもかかわらず, 古典的放物線形状に類似した。
摩擦力は適用速度に比例することがわかった。
有効運動粘度は$\sim 0.1\kappa$であり、実効レイノルズ数は$\mathrm{re'} < 15$である。
分極渦長の分画は, 流路の中央の0点と, 壁面のせん断流域内における$\sim$ 60%, 壁面から$\sim D/4$の範囲で変化した。
そこで我々は,渦絡みとピン止め粗面との相対運動による渦画像を含む渦再結合により,短距離スケールで燃焼される偏極超量子(vinen)乱流の状態について検討した。
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