超流氦流场可视化技术研究进展

胡应璇,李国良,黄雯琳,张俊佩,童欣,邱利民,包士然

Progress in flow visualization techniques in superfluid helium

Yingxuan HU,Guoliang LI,Wenlin HUANG,Junpei ZHANG,Xin TONG,Limin QIU,Shiran BAO

表 1 超流氦流场可视化的主要方法及特点

Tab.1 Main methods and characteristics of flow visualization in superfluid helium

方法 示踪物 原理 优点 缺点 电子气泡 电子气泡 电子进入超流氦，发生局部空化产生电子气泡，通过拍摄气泡运动来分析流场 方法简单，成本低 精度较低，气泡生成难以控制 微粒示踪 固态颗粒：如空心玻璃微珠. 凝固颗粒：如固氢颗粒 将示踪微粒掺入超流氦，通过示踪微粒跟随流场的运动来反映流场 技术较为成熟，示踪颗粒种类多样，精度较高、结果较为准确 微粒粒径与密度普遍偏大，容易被超流氦中的量子涡旋束缚 分子示踪 $ {{\mathrm{He}}}_{2}^{\mathrm{*}} $准分子 He分子电离后会产生$ {{\mathrm{He}}}_{2}^{\mathrm{*}} $准分子，该分子在特定波长的激光下会产生荧光，可用于流场的可视化拍摄 不易被流场中的涡旋束缚，跟随性好；分子级别的示踪物、粒径较小，所受浮力小，对流场的干扰小 He原子电离较为困难结构复杂，成本较高，技术仍不成熟