Исследования процессов теплопередачи в турбулентном гелии-II

Проект направлен на решение имеющей важное прикладное значение проблемы интенсификации процесса теплопереноса в сверхтекучем гелии. В контексте поставленной проблемы, пленочное кипение сверхтекучего гелия в невесомости представляет собой исключительный интерес. Данный факт обусловлен тем, что роль термического сопротивления слоя гелия-II (Не-II), даже для пленок макроскопической толщины, в процессах теплопереноса незначительна. Указанная особенность сверхтекучего гелия открывает возможность изучения влияния процессов переноса тепла, протекающих на межфазной поверхности, на процесс теплообмена при кипении в целом. Представляемый проект посвящен комплексному исследованию пленочного кипения Не-II в условиях невесомости. В ходе выполнения проекта планируется проведение экспериментов, усовершенствование существующих моделей пленочного кипения, а также решение сопутствующих проблем, связанных с теплопередачей Не-II. Предполагается провести учет влияния эффектов, связанных с термодинамической неравновесностью вблизи межфазных поверхностей пар–Не-II, а также определить какое из существующих уравнений динамики для плотности вихревых линий наиболее адекватно описывает экспериментальные данные по теплопередаче в сверхтекучем гелии. Кроме того, впервые предполагается исследовать формирование межфазного теплового потока на поверхности раздела паровая пленка - сверхтекучий гелий с учетом квантовой турбулентности. Для совершенствования физических и математических моделей пленочного кипения, особенно в системах сложной геометрии, требуется понимание механизмов передачи энергии по масштабам. Соответствующая передача энергии в сверхтекучем гелии неразрывно связана с динамикой вихревых клубков. При исследовании динамики вихревых клубков в исследуемой системе необходим учет наличия теплового потока и присутствия пористой среды. В предлагаемом проекте данные факторы (в первом приближении) будут учтены введением случайной силы накачки в уравнения динамики вихревых нитей. Решение поставленных выше задач, а также полученные экспериментальные данные по пленочному кипению, несомненно внесут существенный вклад в понимание процессов теплопередачи в Не-II.