Turbulent Steady States in Two-Dimensional Sonic Black Holes: Superfluid Vortices and Emission of Sound
对（2+1）维玻色-爱因斯坦凝聚体中的声波黑洞/白洞对的模拟表明，初始量子噪声导致的动力学不稳定性导致了超流涡旋的形成.不稳定性在超音速区域内的超流体湍流的准稳态中饱和，从该准稳态中发射出与霍金辐射在性质上相似的声波。然而，从缓慢衰减的二维声波黑洞辐射的功率谱是强非热的。
2017-05-11 cond-mat.other gr-qc
Vortex line density in counterflowing He II with laminar and turbulent normal fluid velocity profiles
超流氦是一种粘性正常流体和非粘性超流的紧密混合物，粘性正常流体具有连续的涡度，而非粘性超流的涡度被限制在薄的、稳定的拓扑缺陷中。在该系统中产生湍流的一种机制是通过施加热通量，即所谓的热逆流。特别令人感兴趣的是如何在超流湍流响应层流和湍流的正常流体在存在的墙壁。我们模型超流涡线重新连接的空间曲线与固定的循环，并考虑层流（Poietille）和湍流的正常流体流动的通道配置。使用高分辨率的数值模拟，我们表明，在正常的流体湍流维持一个显着较高的涡线密度比层流具有相同的平均流量。我们检验了定常涡线密度$L$和逆流速度$v_{ns}$之间的Vinen关系式$\sqrt{L}=γv_{ns}$。我们的研究结果支持的假设，过渡到湍流在正常的流体是负责TI TII过渡。我们还考虑了超流涡旋涨落的谱特性，这与以前的实验结果吻合得很好。
2013-10-22 cond-mat.other physics.flu-dyn
Shedding of Vortex Rings from an Oscillating Sphere in Superfluid He-4 below 0.5 K - The Origin of the Turbulent Drag Force
围绕振荡球体的湍流的开始已知发生在临界速度vc ~ sqrt（kappa ω）处，其中kappa是循环量，ω是振荡频率。然而，在驱动力幅值F的小区间内（或高于vc几个百分比的相应速度幅值），发现湍流是不稳定的。流型在势流和湍流之间间歇地切换。湍流相的寿命呈指数分布，其平均寿命τ随驱动力的增加而迅速增长，即τ（F）~ exp [（F/F1）^2]。在这项工作中，比以前更详细地分析了这个实验结果，特别是确定了力F1。结果表明，湍流阻力F（v）~（v^2 - vc^2）可以定量地归因于具有球体大小的涡环脱落。此外，我们可以推断出在任何给定的速度v下，每半周期在湍流阻力上脱落的涡环的平均数量。
2013-09-08 cond-mat.other physics.flu-dyn
Velocity spectra of quantum turbulence: experiments, numerics and models
超流湍流是不寻常的，并提出了一个挑战，流体动力学，因为它由两个耦合，相互渗透的湍流流体：第一个是无粘的量子涡，第二个是粘性的连续涡。尽管有这种双重性质，在足够大的长度尺度上观察到的超流湍流速度谱与普通湍流相似。我们目前的实验，数值和理论结果，解释这些相似之处，并说明我们目前的理解在较小尺度的超流湍流的局限性。
2013-06-26 cond-mat.other physics.flu-dyn quant-ph
Turbulent Vortex Flow Responses at the AB Interface in Rotating Superfluid 3He-B
在旋转两相样品的3 He-B和磁场稳定的3 He-A在0.20 Tc的相互摩擦耗散的巨大差异引起不寻常的涡流响应。我们使用非侵入性的核磁共振技术来监测自旋下降和自旋上升的B相超流组件的旋转速度的突然变化。在低场测量相比，没有A相，这些响应是层流在圆柱对称流，自旋下降与涡流延伸穿过AB接口被发现是更快的，表明增强耗散湍流。由于在旋转增加之前，反旋涡旋迅速湮灭，因此旋转增加的速度较慢。正如我们的NMR信号分析和涡丝计算所证实的那样，这些观察结果是由作用在AB界面处的B相涡端上的附加力来解释的。
2011-08-22 cond-mat.other quant-ph
Friction factor for turbulent flow in rough pipes from Heisenberg's closure hypothesis
本文指出，G。Gioia和P.Chakraborty（GC），Phys.Rev.Lett. 96，044502（1996）可以恢复假设海森堡封闭假设的湍流谱。这凸显了GC分析所依据的湍流光谱的结构特征。
2009-04-17 cond-mat.other nlin.CD physics.flu-dyn
Turbulent statistics and intermittency enhancement in coflowing superfluid $^4$He
实验表明，机械驱动超流$^4$ He的大尺度湍流统计遵循经典的统计规律。在本文中，我们使用直接的数值模拟来研究在温度范围$T \in[1.3,2.1]$ K的整个尺度范围。数值计算采用自洽和非线性耦合的正常和超流分量。主要结果是：（1）正常分量和超分量的速度涨落在惯性尺度范围内具有良好的相关性，而在小尺度范围内是去相关的。(ii)在1.8K和2K之间的温度范围内，通过组分之间的相互摩擦进行的能量转移特别有效，导致这些温度下的小尺度不稳定性的增强。(iii)在低$T$和接近$T_λ$时，两个分量的能谱和结构函数的标度性质接近经典流体动力学湍流的标度性质。
2017-11-22 cond-mat.other
On the transmission of crystallisation waves across the edge between the rough and faceted crystalline surfaces in superfluid 4He
结晶和熔化或结晶波的波动过程是众所周知的存在于晶体4 He表面在其粗糙状态。在粗糙化转变温度以下，晶体表面经历到光滑刻面状态的转变，并且结晶波表示以取决于晶体台阶高度的速度的晶体台阶的训练的传播。在这里，我们分析的透射和反射的结晶波传播跨越晶体边缘分离的晶体表面的粗糙和小面的状态。
2019-11-12 cond-mat.other
Quasiparticle scattering measurements of laminar and turbulent vortex flow in the spin-down of superfluid 3He-B
本文研究了超流3 He-B中快速停止旋转后量子化涡旋的动力学。我们在两种不同的实验装置中使用热激发的Andreev反射来监测温度低于0.2Tc的石英音叉振荡器的涡旋运动。在流动环境中偏离理想的圆柱对称性会导致早期的衰变变成湍流。这是从涡旋密度在自旋下降之前的值之上的快速初始过冲及其随后的具有t^（-3/2）时间依赖性的衰减来识别的。沿旋转轴的涡流的高偏振显着抑制有效的湍流运动粘度低于更均匀的湍流的值，并导致层流的后期响应。从极化涡位形的进动频率可以确定T < 0.15Tc时的涡耗散。在消失的正常组件密度的限制，层流耗散被发现接近温度无关的值，其起源目前正在讨论中。
2012-06-18 cond-mat.other
Turbulent diffusion and dispersion in a superfluid
本研究数值模拟了0 K极限下超流体在超量子与准经典湍流中的扩散与色散，发现两者在超流体微团短时超扩散及双体色散标度上存在显著差异，揭示了短时超扩散起源并填补了超流体湍流输运研究的空白。
2025-04-01 cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Visualization of the normal-fluid turbulence in counterflowing superfluid 4He
我们描述了一种新的技术，利用飞秒激光场电离氦原子产生的三线态氦分子示踪剂的细线，用于可视化超流4He中正常流体的流动，以及它在通道中的热逆流的应用。我们表明，在相对较小的速度，超流体已经湍流，正常流体的流动仍然是层流，但与扭曲的速度分布，而在较高的速度有一个过渡到湍流。在这种湍流状态下的结构函数的形式显着不同于在传统的湍流类型中发现的。这种可视化技术也有望适用于其他涉及低温氦的流体动力学问题。
2014-12-05 cond-mat.other physics.flu-dyn
Superfluid-Insulator and Roughening Transitions in Domain Walls
我们进行了量子蒙特卡罗模拟，以研究超流行为的一维和二维界面分离棋盘固体域。该系统描述的硬核玻色-哈伯德哈密顿与最近邻相互作用。与文献[1]一致，我们发现：（i）界面在经历超流-绝缘体转变之前，在很宽的相互作用强度范围内保持超流状态，（ii）在一维中，这种转变是Kosterlitz-lesser型的，并伴随着由电荷1/2准粒子增殖驱动的粗糙化转变;（iii）在二维中，过渡属于3D U（1）普适类，并且界面保持平滑。量子反铁磁体中的畴壁也有类似的现象。
2007-11-27 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Turbulent dynamics in rotating helium superfluids
新技术，无论是在氦超流体3 He-B和4 He的湍流产生和检测，最近给出了洞察湍流是如何开始的，耗散机制是什么，以及如何湍流衰减时，它出现作为一个瞬态或当外部施加的湍流泵关闭。重要的简化是通过使用3 He-B作为工作流体获得的，其中高粘性法向分量实际上总是处于层流状态，或者通过将4 He冷却到低温，其中法向分数变得非常小。我们描述了最近的研究从低温制度，相互摩擦变得很小或几乎消失。这使我们能够阐明量子湍流接近零温度极限时的工作机制。
2008-08-28 cond-mat.other cond-mat.supr-con
Theory of energy spectra in superfluid He-4 counterflow turbulence
在热驱动的超流He-4湍流中，逆流速度$U_{\rm ns}$部分地取代了正常和超流湍流速度。最近，我们建议[J]低温。Phys. 187，497（2017）]认为，这种解耦应通过相互摩擦极大地增加湍流能量耗散，并显著抑制能谱。逆流湍流中二阶正常流体速度结构函数$S_2(r)\propto r^{n_{\rm exp}}$的表观标度指数nexp的综合测量[Phys.Rev.B 96，094511（2017）]证实了我们的湍流统计对流动参数的逐渐依赖性。我们发展了一个逆流湍流的分析理论，解释了这种现象的双重机制：i）由相互摩擦引起的湍流速度耦合与$U_{\rm ns}$引起的湍流速度解耦之间的尺度依赖性竞争; ii）由速度解耦增强的相互摩擦引起的湍流能量耗散。建议的理论预测的能量谱的流动参数范围很广。对于$T\gtrsim 1.85$ K，在没有拟合参数的情况下，得到的正常流体能谱$\langle m_n\rangle_{10}$的平均指数定性地与观测到的$n_{\rm exp} + 1$一致
2018-07-02 cond-mat.other
Numerical Calculation of Electric Field Enhancement in Neutron Traps with Rough Walls Coated with Superfluid Helium
该研究针对超冷中子阱液氦膜保持问题，通过数值计算阱壁粗糙尖端的电场分布，估算其对维持足够厚度氦膜的作用，为超冷中子阱设计提供电场调控依据。
2024-11-29 cond-mat.other physics.ins-det
Dissipation in quantum turbulence in superfluid $^4$He above 1K
在1 K以上的超流$^4$ He中，有两种常见的量子湍流形式：一种是量子涡线的随机缠结，存在于非湍流的正常流体中;第二种是两种流体的耦合湍流运动，通常在比超流分量中量子涡线之间的分离更大的尺度上表现出准经典特征。在前一种情况下，涡线密度$L$的衰减通常用方程$dL/dt=-χ_2 (κ/2π)L^2$来描述，其中$κ$是环流的量子，而$χ_2$是一个无量纲的单位阶参数。在第二种情况下，总湍流能量$E$的衰减通常以有效运动粘度$ν'$为特征，使得$dE/dt=-ν' κ^2 L^2$。我们提出了新的值的$χ_2$来自数值模拟和实验，我们比较与那些来自由Vinen和Niemela开发的理论。我们总结了目前已知的$ν'$的值从实验，我们提出了一个简短的介绍性讨论之间的关系$χ_2$和$ν'$，留下更详细的讨论以后的文件。
2018-04-05 cond-mat.other physics.flu-dyn
Flow Phase Diagram for the Helium Superfluids
基于可获得的实验数据和Volovik的理论[JETP Letters { \bf{78} }（2003）553]，建立并讨论了He II和$^3$ He-B的流动相图。与温度相关但与尺度无关的有效雷诺数$Re_{eff}=1/q=(1+α')/α$（其中$α$和$α'$是相互摩擦参数）和表征以循环量子为单位的超流组分的循环的超流雷诺数被用作动力学参数。特别是，该流程图允许识别实验观察到的湍流状态I和II在逆流He II与湍流制度建议Volovik。
2004-02-11 cond-mat.other
Coarse-grained Hydrodynamics of turbulent superfluids: HVBK approach and the bundle structure of the vortex tangle
在评论中，我开发了一个临界分析的HVBK方法的使用研究三维超流体湍流。涡束形成量子湍流结构的概念是有争议的，不能证明HVBK方法的使用。此外，这个概念是适得其反的，因为它给出了关于涡旋缠结的结构是一组包含平行线的束的错误想法。在这些束内的涡丝动力学的唯一类型是可能的，即，开尔文波沿着丝运行。与此同时，正如在许多数值模拟中所示，涡旋缠结由一组不同尺寸的纠缠涡旋环组成，并具有随机行走结构。这些环受到大的变形（由于高度非线性动力学），它们彼此重新连接，并与墙壁，分裂和合并，创造了很多子环。它们也承受开尔文波，但后者几乎没有影响。我还提出并讨论了另一种变体的研究三维湍流，其中涡线密度$ \mathcal{L}(r,t)$是不相关的$\nabla \times \mathbf{v}_{s}$，但它是一个独立的变量描述的一个单独的方程。
2019-08-08 cond-mat.other
Energy and Vorticity Spectra in Turbulent Superfluid $^4$He from $T=0$ to $T_λ$
本文讨论了湍流超流$^4$ He在从$T=0$到相变点$T_λ\simeq 2.17\,$ K的所有温度范围内的能量谱和涡度谱。与只有两个典型尺度（即能量注入尺度$L$和耗散尺度$η$）的经典发展湍流相反，涡量的量子化引入了两个附加尺度（即涡核半径$a_0$和平均涡间距$\ell$）。我们提出了这些光谱的超和正常的流体成分在整个范围内的尺度从$L$ $a_0$，包括交叉尺度$\ell$的流体动力学涡级联取代的开尔文波级联的个别涡。在这个尺度上，早先在$T=0$发现了能量的瓶颈积累。我们发现，即使是非常小的相互摩擦显着抑制瓶颈效应，由于开尔文波的耗散。使用我们的结果的光谱，我们估计的Vinen“有效粘度”$ν'$在整个温度范围内，并显示协议与众多的实验观察$ν'(T)$。
2015-04-03 cond-mat.other
Detection of vortex coherent structures in superfluid turbulence
在经典流体的湍流中，高涡度的丝状区域不规则地形成和消失。我们报告的实验比较研究，这些所谓的“相干结构”在经典与量子流体，使用液氦的超流分数从0%到83%不等。涡丝的低压核心由位于直径为78 cm的Von Kármán室侧壁上的压力探头探测，该室被向上驱动以记录湍流强度（R $λ$ $\sim$ $\sqrt$ Re 10000）。在经典流体中的细丝的发生，大小和相对分布的统计发现与它们的超流对应物，即量子化涡线束没有区别。这表明，涡丝的内部结构，以及它们的耗散特性有一个可以忽略不计的影响，其宏观动力学，如寿命和间歇性。
2017-05-29 cond-mat.other physics.class-ph physics.flu-dyn
Damping of a micro-electromechanical oscillator in turbulent superfluid $^4$He: A novel probe of quantized vorticity in the ultra-low temperature regime
本文研究了超流$^4$ He中的量子湍流和量子涡旋对微机电系统（MEMS）谐振腔运动的影响。我们发现，MEMS是唯一敏感的量子湍流存在于流体中。为了在流体中产生湍流，将石英音叉（TF）放置在MEMS附近并以大振幅驱动。我们观察到，在低速下，MEMS被湍流阻尼，并且在临界速度$v_c \simeq 5\,$ mm\，s $^{-1}$以上，湍流阻尼大大减小。我们发现，以上$v_c$，MEMS的阻尼进一步降低，以增加速度，表示MEMS的表面和构成湍流的量子化涡旋之间的速度依赖性耦合。我们提出了一个模型的流体和MEMS表面的涡流之间的相互作用。这些器件对少量涡旋的敏感性和MEMS几乎无限的定制性为更完整地理解量子化涡旋和振荡结构之间的相互作用打开了大门，这反过来又为研究单个涡旋的动力学提供了新的途径。
2020-05-13 cond-mat.other
Super Stability of Laminar Vortex Flow in Superfluid 3He-B
在大雷诺数（Re~1000）范围内，圆柱体内的旋涡流动保持层流状态。这是推断从NMR测量和数值涡丝计算，我们研究的自旋和自旋的超流组件的响应，在旋转速度的突然变化后。在正常流体和超流体4 He中，这些响应是湍流的。在3 He-B中，涡核半径大得多，这减少了表面钉扎和涡重联，这种现象增强了涡弯曲和湍流缠结的产生。因此，3 He-B中涡旋流动的更大稳定性的起源是量子现象。只有大的流动扰动被发现，使响应湍流，如一个立方体容器的壁或容器内的侵入性测量探头的存在。
2010-05-04 cond-mat.other nlin.CD
The motion of tracer particles in turbulent superfluid $^4$He down to the zero-temperature limit
The University of Manchester（曼彻斯特大学）；The University of Nottingham（诺丁汉大学）；Florida State University（佛罗里达州立大学）；National High Magnetic Field Laboratory（国家高磁场实验室）
研究开发了用于可视化超流$^4$He中流体的聚合物粒子注入系统，通过观察粒子在零下14K温度下的运动轨迹，揭示了热激发与量子涡线相互作用的统计行为及速度分布特性。
2026-04-01 cond-mat.other
Quantum turbulence in superfluids with wall-clamped normal component
在费米超流体中，如超流体3 He，粘性法向分量可以被认为相对于容器是静止的。法向分量通过相互摩擦与超流分量相互作用，这抑制了量子化涡线的运动，并最终将超流分量耦合到容器。随着温度的降低和相互摩擦的内部动力学的超流组件变得更加重要的阻尼和耦合效应相比，从正常的组件。这导致了超流体动力学的深刻变化：从层流到湍流涡旋运动的温度依赖性转变，以及在更低温度下与容器的参考系脱钩。
2013-11-13 cond-mat.other physics.flu-dyn
Turbulence in Boundary Flow of Superfluid $^4$He Triggered by Free Vortex Rings
用无涡振弦研究了超流$^4$ He边界流向湍流的转变。在高的金属丝振动速度，我们发现，稳定的交替流动的金属丝周围进入一个自由涡环触发的湍流相。涡动力学的数值模拟表明，涡环可以附着在振荡障碍物的表面，并由于超流的边界流动而不稳定地扩展，形成湍流。实验研究表明，即使在停止涡环注入后，湍流相仍在继续，这一点也得到了模拟的证实。
2007-11-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.other
Coexistence and interplay of quantum and classical turbulence in superfluid He-4: Decay, velocity decoupling and counterflow energy spectra
我们报告补充的实验，数值和理论研究的湍流同向流，逆流和纯超流的超流He-4在一个通道中，导致在物理上透明的和相对简单的模型的衰减量子湍流，占共存的量子和经典组件的相互作用的湍流超流He-。我们进一步提供了一个分析理论的稳态量子湍流的能量谱的逆流和纯超流，基于代数近似的能量通量的尺度。由此产生的频谱是不是经典的Kolmogorov形式，但强烈抑制的相互摩擦，导致在所有尺度的能量耗散，增强了由逆流引起的正常和超流速度波动的解耦。
2016-06-17 cond-mat.other
Thermal Detection of Turbulent and Laminar Dissipation in Vortex Front Motion
我们报告的直接测量的能量耗散在自旋的超流组件的3 He-B。在圆柱形容器中制备无涡旋样品，其中法向分量以恒定角速度旋转。在0.20Tc的温度下，利用3 He-B和3 He-A之间的界面处的剪切流不稳定性将种子涡旋注入系统。这些涡流相互作用并产生湍流爆发，从而使传播的涡流前沿运动。在下面的过程中，存储在初始无涡状态的自由能被耗散，导致热激发的发射，我们观察到的测辐射热测量。我们发现，湍流锋包含少于平衡数的涡，并在前面后面的超流是部分解耦的参考系的容器。最终的平衡态以缓慢的层流自旋上升的形式接近，如由热信号的缓慢衰减的尾部所证明的。
2012-08-14 cond-mat.other physics.flu-dyn
Superfluid vortex front at T -> 0: Decoupling from the reference frame
在低温条件下，超流~ 3 He-B中产生了稳态湍流运动，其形式为湍流涡阵面，沿~ 3 He-B旋转圆柱形容器轴向运动，用等密度涡线代替无涡流动。我们提出了第一次测量的热信号从耗散作为时间的函数，记录在0.2 Tc的前运动期间，这是使用NMR技术监测。涡流动力学的测量和数值计算都表明，在低温下，传播的涡流的密度远低于平衡值，即超流体以比容器小的角速度旋转。这是超流体在零温极限下与容器参考系解耦的第一个证据。
2011-06-20 cond-mat.other
On the Hydrodynamic Boundary Condition for Superfluid Flow
本文讨论了超流沿粗糙面切向运动的流体动力学边界条件。具体来说，我们认为，散射的量子波动的表面粗糙度影响的性质的边界条件，这有重要的后果，包括一个新的理论临界速度和存在的正常流体在任何非零速度，即使边界是在零温度。这种流体动力学边界条件不仅适用于超流氦实验，而且适用于捕获稀玻色-爱因斯坦凝聚体的实验，特别是那些涉及表面附近原子波导的实验。
2008-02-29 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Coherent laminar and turbulent motion of toroidal vortex bundles
受超流氦中实验的启发，我们数值研究了无粘流体中涡丝环束的运动。我们发现，这些大规模的涡结构的演变涉及的组成涡环的广义蛙跳。尽管三维的开尔文波和涡重联的形式扰动，环形涡束保持其相干性在一个相对较大的距离（与它们的大小相比），与实验观察一致。
2014-01-24 cond-mat.other physics.flu-dyn
Vortex shedding from a microsphere oscillating in superfluid ^4He at mK temperatures and from a laser beam moving in a Bose-Einstein condensate
本文研究了超流体中振荡微球和移动激光束产生的涡旋脱落，发现脱落频率与超临界速度呈线性关系，并提出了不同于经典湍流的超流体雷诺数与斯特劳哈尔数关系。
2023-05-16 cond-mat.other
Counterflow-Induced Inverse Energy Cascade in Three-Dimensional Superfluid Turbulence
低温量子湍流通常用两种不混溶的流体来描述，这两种流体可以以非零的平均相对速度流动。这种非平衡态被称为逆流超流湍流。我们在这里报告的出现逆流诱导的逆能量级联在三维超流流进行广泛的数值模拟的Hall-Vinen-Bekarevich-Khalatnikov模型。随着平均逆流强度的增加，观察到从全三维湍流到呈现分裂叶栅的准二维系统的突然转变。这项工作的结果可以激励新的实验设置，研究准二维超流湍流在大部分的三维实验。它们也可能在由不止一种流体成分描述的系统中找到超流体之外的应用。
2020-12-17 cond-mat.other physics.flu-dyn
Vortex dynamics in rotating counterflow and plane Couette and Poiseuille turbulence in superfluid Helium
本文将以前提出的描述超流氦中旋转逆流湍流缠结中涡线密度演化的方程推广到包含非零的质心速度和速度梯度。我们的推广与Lipniacki提出的类似的方法，并与实验结果由Swanson等人进行了比较。在旋转逆流，它被用来评估的涡密度在平面Couette和Poietille流动的超流氦。
2008-03-17 cond-mat.other
Rotating quantum turbulence in superfluid 4He in the T=0 limit
报道了在旋转容器中纯超流~ 4 He中的量子湍流观测结果。实施了大规模强迫（立方体容器的旋转振荡）和检测（监测离子沿旋转轴的传输）湍流的新技术。在轴向壁附近，随着强迫的增加，涡缠结的增长没有一个可观察到的阈值。这种纠缠逐渐发展成散装湍流的特征振幅的强迫，这取决于强迫频率和旋转速率。在较高的振幅下，总涡线长度迅速增加。在层流和湍流体状态下观察到惯性波的共振。在这种共振下，湍流出现在较小的强迫振幅下。
2012-09-24 cond-mat.other physics.flu-dyn
Universal anomalous turbulent diffusion in quantum fluids
在经典的粘性流体中，湍流涡旋是嵌入颗粒快速扩散的原因。但在无粘量子流体中，湍流是由量子化涡旋的混沌缠结引起的，粒子的分散是通过非经典机制实现的，即，它们与进化中的量子化涡旋的结合。然而，关于涡旋如何在湍流量子流体中扩散和传播的现有知识有限。在这里，我们报告了一个系统的数值研究的涡的表观扩散在一个随机的旋涡纠缠在超流氦-4使用完整的Biot-Savart模拟。我们发现，在纯超流中的涡旋在小的时刻表现出普遍的反常扩散（超扩散），在大的时刻过渡到正常扩散。发现这种行为是由涡旋速度的一般标度性质引起的，这应该存在于所有量子流体中，其中毕奥-萨伐尔定律支配涡旋运动。我们在有限温度下的模拟也很好地再现了最近的实验观察。从这项研究中获得的知识可能形成理解各种凝聚态物质和宇宙量子流体中的湍流输运和普遍涡旋动力学的基础。
2022-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other nlin.CD
Mutual friction in superfluid $^3$He-B in the low-temperature regime
我们测量了一个旋转的超流体样品$^3$ He-B在零温极限下自旋下降到静止的响应。在流动环境中偏离完美的圆柱对称性会导致初始响应变为湍流。沿旋转轴方向涡的高极化抑制了湍流行为，导致层流的后期响应。我们从残留涡团的进动频率确定了$(0.13-0.22) T_{\mathrm{c}}$层流衰减过程中的耗散。我们提取的互摩擦参数$α$，并确认其对温度和压力的依赖性与理论预测一致。我们发现，零温度外推的$α$的压力无关的值$α(T=0) \sim 5 \cdot 10^{-4}$，我们归因于一个过程中，开尔文波，在容器的表面激发，传播到散装和增强能量耗散通过过热涡核束缚费米子。
2018-02-21 cond-mat.other
Statistics of Intermittent Switching between Potential Flow and Turbulence around an Oscillating Sphere in Superfluid 4He below 0.5 K
超流氦在非常低的温度下绕着振荡的微球体流动，已知在临界速度稍高时是不稳定的。流型在势流和湍流之间间歇地切换。从恒温和驱动力下记录的时间序列讨论了开关现象的统计特性。基于我们最近对振荡超流临界速度vc的理解，即，v_c = sqrt（kappa ω），其中kappa为循环量，ω为振荡频率，目前分析正在完善中。从湍流相的寿命的指数分布可以推断关于涡旋密度L的定量信息，例如L的波动的分布和宽度。势流的相位显示出超过湍流振幅的振幅的瑞利分布。均方根值与Ω ^{-3/2}成比例。
2010-07-19 cond-mat.other
The Role of Substrate Roughness in Superfluid Film Flow Velocity
已知当容器壁被固体空气薄层污染时，超流$^4$ He的表观膜流率$j_0$显著增加。然而，其微观机制尚未得到足够的澄清。我们已经在很大程度上不同的条件下测量了容器壁的表面积（0.77-6.15 m $^2$）和表面形态，使用银粉（粒度：$0.10$ μm）和多孔玻璃（孔径：0.5，1 μm）。与未处理的光滑玻璃壁相比，我们可以将$j_0$增加两个数量级以上，其中液氦作为连续流而不是离散滴从容器底部流下。通过模拟表面形态，我们估计了容器$L_{\mathrm{eff}}$的有效周长并计算了流速$j~(= j_0L_0/L_{\mathrm{eff}})$，其中$L_0$是不考虑微观表面结构的表观周长。由此产生的$j$值为各种容器是恒定的四个因素内，这表明$L_{\mathrm{eff}}$的增强起着重要的作用，改变$j_0$到如此巨大的程度，超流临界速度，$v_{\mathrm{c}}$，没有明显的变化。测量的$j$的温度依赖性表明，在我们的实验中，$v_{\mathrm{c}}$值是由Schwarz的涡旋脱钉扎模型（Phys. Rev. B $\textbf{31}$，5782（1986））与几个nm尺寸的钉扎位点确定的。
2018-10-21 cond-mat.other cond-mat.soft
On the Transition from Potential Flow to Turbulence Around a Microsphere Oscillating in Superfluid ^4He
超流体$^4$ He绕着一个无机械支撑的悬浮的振荡球体流动，根据速度的大小，可以是层流也可以是湍流。在临界速度$v_c$以下，流动是层流（势流），该临界速度与$ω^{1/2}$成比例，并且在1 K以下与温度无关。低于0.5 K时，线性拖曳力是由弹道声子散射引起的，其消失为T $^4$，直到在空室中测量的背景阻尼在T $<$ 0.1 K时变为主导。在$v_c$之上增加速度幅值导致从势流到湍流的过渡，其中大的湍流阻力变化为$(v^2 - v_c^2)$。在一个小的速度间隔$Δv / v_c \le 3 \%$以上$v_c$，流量是不稳定的低于0.5 K，两种模式之间的间歇性切换。从恒温和驱动力下记录的时间序列，统计分析了两相的寿命。我们观察到亚稳态的势流，平均寿命为25分钟后，最终打破了由于自然背景放射性产生的涡。湍流相的寿命具有指数分布，并且平均值随$Δv^2$呈指数增加。我们调查的频率，涡环脱落的球体。我们的结果进行了比较，与最近的数据的其他作者的涡旋脱落通过移动一束激光束通过玻色-爱因斯坦凝聚体。最后，我们表明，我们观察到的过渡到湍流属于类的“超瞬态混沌”的湍流状态的寿命比指数增长更快。在稀释的$^3$ He - $^4$ He混合物中获得的特殊结果见附录。
2017-11-16 cond-mat.other
Grid superfluid turbulence and intermittency at very low temperature
采用Gross-Pitaevskii方程数值模拟研究了低温网格生成的湍流。研究了正则化速度增量的统计特性。不可压缩速度的增量被发现是倾斜的湍流状态。结果后来面临的（准）均匀和各向同性泰勒-格林流，揭示了统计的普遍性。对于这种流动，统计被发现是间歇性的和Kolmogorov常数接近经典流体的二阶结构函数。
2016-06-01 cond-mat.other
A superfluid boundary layer
我们模型的超流体流动的液氦在粗糙的表面上的线（用于实验产生湍流）轮廓的原子力显微镜。Gross-Pitaevskii方程的数值模拟表明，表面中最尖锐的特征在本质上（由于局部流体速度升高）和外在（为与流动对齐的涡线提供钉扎位置）诱导涡核。涡的相互作用和重新连接有助于形成具有非经典平均速度剖面的密集湍流涡层，该剖面不断地将小涡环脱落到主体中。我们将此层用于各种强加流。由于边界层通常是由粘性力引起的，因此这一结果为研究超流的性质提供了新的视角。
2017-02-14 cond-mat.other cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Motion of vortex ring with tracer particles in superfluid helium
最近在超流氦中进行的量子湍流实验利用小的示踪粒子来跟踪量子化涡旋的运动，确定速度统计和可视化涡旋重连。这种可视化技术的问题在于它可能改变其可视化的湍流。为了解决这个问题，我们导出并求解了包含一定数量的被困在涡核上的粒子的量子化涡环的运动方程，从而导出了一个定量判据，以确定被困在量子化涡中的小粒子在何种程度上影响涡的运动。最后，我们应用该标准，最近的一个实验。
2009-05-29 cond-mat.other
Universal mechanism of dissipation in Fermi superfluids at ultra low temperatures
我们表明，在超低温下费米超流体的涡旋动力学是由局部加热的涡核产生的热通量进行的非平衡准粒子发射的运动涡旋。这种机制提供了一个通用的零温度极限的费米超流体的耗散。对于$^3$ He-B湍流运动实现的典型实验条件，涡核温度估计为$0.2 T_c$量级。导出了Kelvin波的频散关系，并计算了Kelvin叶栅产生的热流，其数值与实验结果接近。
2011-12-15 cond-mat.other cond-mat.supr-con
Non classical velocity statistics in a turbulent atomic Bose Einstein condensate
在最近的实验中，Paoletti等人（Phys.Rev.Lett. 101，154501，2008）监测了示踪粒子在湍流超流氦中的运动，并推断出速度分量不服从在普通湍流中观察到的高斯统计。受他们实验的启发，我们在原子玻色-爱因斯坦凝聚体中创造了一个小的湍流态，这使我们能够直接计算速度场，我们发现了类似的非经典幂律尾。因此，我们的结果表明，非高斯湍流速度统计描述了量子流体的基本属性。我们还跟踪的热云的存在下的涡旋纠缠的衰减。
2009-08-22 cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Superfluid Interfaces in Quantum Solids
Kim和Chan [Nature 427，225（2004）]发现的固体He-4的非经典转动惯量的一种情况是微晶界面的超流性。基于量子晶体的最简单模型-棋盘格固体-我们证明了固体畴间界面的超流性可以在很宽的参数范围内存在。在足够强的粒子间相互作用下，超流界面通过量子相变变成绝缘体。在粒子-空穴对称的条件下，在3D中的过渡是标准的U（1）普适类，而在2D中，超流性的开始伴随着界面粗糙化，由分数电荷拓扑激发驱动。
2004-12-22 cond-mat.other
Vortex Shedding from an Object Moving in Superfluid $^4$He at mK Temperatures and in a Bose-Einstein Condensate
本文比较了mK温度下微球在超流$^4$ He中振荡时的涡旋脱落与激光束在玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中运动时的涡旋脱落。特别地，在任一情况下，观察到脱落频率$f_v$对$Δv = v - v_c$的线性依赖性，其中$v$是球体的速度幅度或高于湍流开始的临界速度$v_c$的激光束的恒定速度：$f_v = a \,Δv$，其中系数$a$与高于某个特征频率$ω_k$的振荡频率$ ω$成比例，并且假定为有限值用于稳定运动$ω\rightarrow 0$。
2016-07-24 cond-mat.other
