Критическая скорость перехода к турбулентности в жидких растворах 3Не–4Не

Анотація

Вивчено перехід між ламінарним і турбулентним потоками навколо кварцового камертона, що коливається у надплинному ⁴Не і концентрованих розчинах (5 і 15% ³Не в ⁴Не) з частотою ω в інтервалі температур 0,3–2,3 К. Отримано температурні залежності амплітуди критичної швидкості vcr переходу і показано, що для опису цих залежностей в концентрованих розчинах ³Не в ⁴Не з в’язкістю η та густиною ρ може бути використано співвідношення ν_cr~√(ηω/ρ) з одним підгінним параметром, але для температурної залежності v_cr в чистому ⁴Не це співвідношення не виконується. Показано також, що в концентрованих розчинах ³Не–⁴Не, на відміну від чистого ⁴Не, температура практично не впливає на значення коефіцієнта опору потоку як в ламінарному, так і турбулентному режимах. В області температур 0,5–1 К побудовані концентраційні залежності коефіцієнта опору потоку в ламінарному режимі, нормованого на ефективну площу поперечного перерізу, що коливається. Розрахункові залежності, які отримано, показали, що в області малих концентрацій розчину, з x₃ < 1% ³Не, нормований коефіцієнт слабко залежить від концентрації ³Не і якісно може бути описаний співвідношенням λ / S ~√(ρηω). У діапазоні концентрацій з x₃ > 1% ³Не коефіцієнт різко зростає і причина такого зростання в даний час не з’ясована. В цілому результати дослідження показують, що збільшення концентрації ³Не в розчині приводить до збільшення його стійкості по відношенню до виникнення турбулентності зі зростанням сили збудження кварцового камертона.