Экспериментальное изучение турбулентного режима в узком зазоре между двумя плоскими дисками в сверхтекучем гелии-4
Селин Пётр Геннадиевич1,2, Левченко Александр Алексеевич2
В последнее время во всём мире наблюдается всё больший интерес к пробле-мам турбулентности. В связи с развитием методов регистрации движения и анализа данных появилась возможность более точной регистрации турбулентности и обра-ботки данных. Особый интерес для исследования представляет сверхтекучий гелий, так как в нём возникают квантовые вихри при скоростях выше некоторой критиче-ской и изучение свойств которых способствует расширению существующих пред-ставлений о физике турбулентных явлений.
Разработана и изготовлена экспериментальная установка для изучения процес-сов вихревого движения в сверхтекучем гелии в узких зазорах. Установка позволяет проводить прямое наблюдение и видеосъемку процессов, происходящих в He-II при температурах ниже $Т_\lambda$. Проведенные испытания продемонстрировали влияние ско-рости вращения дисков на перенормированное значение вязкости жидкости в зазоре между дисками.
Проведена серия предварительных экспериментов, которые подтвердили воз-можность регистрации угла отклонения, свободно подвешенного в He-II плоского диска от положения равновесия вследствие передачи углового момента силы, кото-рый возникает в жидкости при вращении с заданной скоростью расположенного под ним диска.
Рис. 1. Схема экспериментальной установки. 1 – опоры вставки; 2 – датчик давления насыщенных паров жидкого гелия; 3 – мотор, установленный на неподвижной платформе; 4 – нижний диск, жестко закрепленный на оси мотора; 5 – верхний диск; 6 – нить подвеса; 7 – зеркало; 8 – противовес; 9 – лазер; 10 – позиционный датчик; 11 – полупроводниковый термометр.
[1] Андроникашвили, Э.Л. ЖЭТФ 16 , с. 780 (1946).
[2] Tabeling P. Zocchi, G., Belin, F., J. Maurer, J., Willaime, H. // Physical Review E 53 , p. 1613 (1996)
[3] Donnelly, R.J., Barenghi, C.F. // Journal of Physical and Chemical Reference Data. 27 . p. 1220 (1998)