Динамика сферической каверны и уравнение Рэлея в сверхтекучем гелии

На основе двухжидкостной гидродинамики создан аналог знаменитого уравнения Рэлея-Плесса для динамики сферического пузырька в сверхтекучем гелии. Скорость массового потока и скорость нормальной компоненты были выбраны в качестве независимых переменных. Из-за двухжидкостной природы HeII, в уравнении эволюции положения границы пузырька R(t) появились перекрестные члены, которые отсутствовали в классическом уравнении Рэлея-Плесса для  обычных жидкостей. Один из них перенормирует коэффициент перед dR/dt. Еще один дополнительный член уравнения, формально совпадающий с вязким членом, описывает затухание граничных колебаний. Это «дополнительное демпфирование», значительно превышающее обычное вязкое демфирование, приводит к существенному различию в динамике полости пузыря по сравнению с HeII. В частности, это приводит к интересному эффекту аномального подавления колебаний границы пар–жидкость, наблюдаемых во многих работах. Также имеется дополнительный член уравнения, пропорциональный квадрату скорости нормальной компоненты, который не зависит от производной dR/dt и может быть включен в перепад давления. Его физический смысл состоит в том, что он описывает давление типа Бернулли, создаваемое потоком нормального компонента. Полученный результат показывает, что необходимо пересмотреть некоторые результаты по динамике пузыря в сверхтекучем гелии.

Внешний радиус пузырька в сверхтекучем HeII: 1 – расчет затухания колебаний по одножидкостной модели, 2 – расчет затухания колебаний по двухжидкостной модели.

ИТ СО РАН. Руководитель работы д.ф.-м.н. Сергей Карпович Немировский. Тел. +7 (383) 335-60-57.