超流体流经可穿透障碍物时涡旋脱落的动态相似性

该研究团队通过数值模拟研究了超流体流经可穿透障碍物时的尾流动力学特性。这种可穿透障碍物不会完全耗尽流体密度,研究人员根据障碍物周围时间平均无旋流场的马赫数-1等值线定义了等效直径Deff,该等值线界定了量子化涡旋成核的局部超音速区域。利用这一流动特征长度,团队构建了超流体雷诺数Res≡(v0−vc)Deff/(ℏ/m),其中v0为流速,vc为临界速度,m为粒子质量。研究表明,Res能够统一描述不同尺寸和强度障碍物的尾流动力学:当Res≈2时会出现从偶极子列发射到交替涡旋团脱落的转变,且斯特劳哈尔数和阻力系数随Res变化呈现普适性曲线。这些发现将超流体流动中的动态相似性概念拓展至可穿透障碍物系统,并证明流动相关的动态特征长度尺度实际上由超音速区域决定,而非障碍物的几何尺寸。

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提交arXiv: 2026-02-03 13:36
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