Low Temperature Physics: 43, 125 (2017); https://doi.org/10.1063/1.4975669
Физика Низких Температур: Том 43, Выпуск 1 (Январь 2017), c. 150-159    ( к оглавлению , назад )

Коллапсирующие вихревые нити и спектр квантовой турбулентности

В.А. Андрющенко, С.К. Немировский

Институт теплофизики СО РАН, пр. Академика Лаврентьева, 1, г. Новосибирск, 630090, Россия

Новосибирский государственный университет, ул. Пирогова, 2, г. Новосибирск, 630090, Россия
E-mail: nemir@itp.nsc.ru

Статья поступила в редакцию 28 июля 2016 г.

Аннотация

В рамках метода корреляционных функций и метода конфигураций квантовых вихрей вычисляется энергетический спектр трехмерного поля скорости, индуцированного коллапсирующими (непосредственно перед осуществлением реконнекции) вихревыми нитями. Постановка задачи мотивирована идеей моделирования классической турбулентности набором хаотических квантованных вихревых нитей. Среди различных аргументов, поддерживающих идею квазиклассического поведение квантовой турбулентности, самым сильным, вероятно, является реализация колмогоровского спектра энергии типа E(k) ∝ k–5/3,полученная в ряде численных работ. Еще одна цель связана с важной и интенсивно обсуждаемой темой, касающейся роли гидродинамического коллапса в формировании спектров турбулентности. В результате вычислений продемонстрировано, что реконнектирующие вихревые нити в момент касания создают поле скоростей, имеющее сингулярную особенность. Такая конфигурация вихревых нитей генерирует спектр E(k), близкий к колмогоровскому. Обсуждается возможная причина этого факта, а также вероятные причины отклонения. Полученные результаты комментируются с точки зрения как классической, так и квантовой турбулентности.

PACS: 67.25.dk Вихри и турбулентность;
PACS: 47.37.+q Гидродинамические аспекты сверхтекучести, квантовые жидкости;
PACS: 03.75.Kk Динамические свойства конденсатов; коллективные и гидродинамические возбуждения, течение сверхтекучей жидкости.

Ключевые слова: гидродинамический коллапс, квантовые вихревые нити.

Oпубликована онлайн: 25 ноября 2016 г.