超流 ${}^4$He 同向流动中的量子湍流

我们利用涡丝模型数值研究了方形通道内同向流动的非均匀量子湍流。同向流动意指超流体速度 $\bm{v}_s$ 与正常流体速度 $\bm{v}_n$ 沿相同方向流动。长期以来，热对流流动的量子湍流已在理论和实验上得到广泛研究。近年来，人们开展了同向流动实验，以观察其与热对流流动不同的特征。在假设 $\bm{v}_s$ 均匀且 $\bm{v}_n$ 呈 Hagen-Poiseuille 剖面的条件下，我们的模拟发现量子化涡旋呈非均匀分布。涡旋倾向于聚集在满足 $\bm{v}_s \simeq \bm{v}_n$ 的圆柱面上。因此，涡旋构型从三维简并为二维。