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第1章 氦的性质及超流氦的获得1

1.1 氦元素简介1

1.2 气氦和液氦的性质5

1.2.1 非临界区域氦的热力学性质9

1.2.2 临界区域氦的热力学性质15

1.2.3 非临界区域氦的输运性质16

1.2.4 临界区域氦的输运性质17

1.3 液氦和超流氦的获得19

1.3.1 液氦的获得19

1.3.2 大型氦液化（制冷）系统及液氦储存容器24

1.3.3 超流氦的获得40

1.4 超流氦的热物性49

参考文献54

第2章 超流氦的基本理论56

2.1 超流氦的特异性质和二流体模型56

2.2 超常导热、热机械和机械热效应58

2.3 声波的传播63

2.4 互摩擦作用67

2.5 卡皮查热阻69

2.6 超流氦沸腾现象75

参考文献80

第3章 超流氦的量子特性84

3.1 玻色-爱因斯坦凝聚和“准粒子”的理论概念84

3.2 声子和旋子87

3.3 超流氦中的涡旋线89

3.4 临界速度93

3.5 超流氦中的量子涡旋99

参考文献103

第4章 超流氦流动与传热相关的实验系统及实验方法105

4.1 超流氦恒温器和相关辅助系统105

4.1.1 玻璃恒温器和压力控制系统105

4.1.2 金属恒温器106

4.2 超流氦流动与传热实验系统107

4.2.1 平板加热器及导线型加热器107

4.2.2 超流氦流动相关实验系统109

4.3 超流氦实验研究中的各种传感器111

4.3.1 压力传感器111

4.3.2 温度传感器112

4.4 超流氦流动与传热的可视化实验方法118

4.4.1 纹影与阴影可视化方法118

4.4.2 特殊的低温可视化实验系统120

4.4.3 高速数字摄像机121

4.4.4 超流氦沸腾传热实验过程123

参考文献125

第5章 超流氦中的第二声波126

5.1 常规的热波方程126

5.1.1 DPL模型的理论背景126

5.1.2 DPL模型的提出133

5.1.3 DPL导热问题的求解138

5.1.4 DPL导热的一些特殊物理特性145

5.2 超流氦中的一维平面第二声波研究161

5.2.1 线性第二声波（无量子涡旋作用）165

5.2.2 量子涡旋作用下的第二声波167

5.3 超流氦浴中的非平面非线性第二声波研究180

5.3.1 非平面非线性第二声波的相关实验研究180

5.3.2 第二声波的衰减和热激波184

5.3.3 超流氦中二维第二声波的传播特性185

5.3.4 超流氦中三维第二声波的理论模型及传播特性193

5.4 超流氦中第二声波的可视化实验206

5.4.1 PIV在超流氦第二声波实验中的应用206

5.4.2 第二声波的激光全息干涉可视化211

5.4.3 纹影法对第二声波的测量研究214

参考文献215

第6章 超流氦的传热特性220

6.1 超流氦传热中的前驱传热状态及膜态沸腾的发生220

6.2 超流氦的膜态沸腾传热研究225

6.2.1 饱和态超流氦的最大热流密度226

6.2.2 过冷态超流氦的最大热流密度232

6.3 不同形状加热元件下和不同流道中的传热情况235

6.4 超流氦瞬态传热研究240

参考文献242

第7章 与超流氦膜态沸腾传热相关的热物理现象244

7.1 超流氦膜态沸腾状态的分类244

7.2 膜态沸腾过程中的压力振荡研究245

7.2.1 小过冷度下的沸腾状态245

7.2.2 大过冷度下的沸腾状态256

7.2.3 饱和态沸腾状态下的压力振荡257

7.3 超流氦沸腾过程中的温度振荡260

7.3.1 在小热流密度和短加热时间情况下，噪声沸腾状态中的温度振荡260

7.3.2 剧烈噪声沸腾中的温度振荡测量263

7.3.3 无噪声沸腾状态271

7.3.4 噪声沸腾过程中温度振荡和压力振荡的耦合273

7.4 超流氦沸腾过程中的非线性特性278

7.4.1 噪声沸腾中的压力振荡过程的傅里叶分析278

7.4.2 噪声沸腾中的压力振荡过程的非线性分析279

7.4.3 超流氦沸腾过程中的临界自组织现象和压力振荡中的1/fa波谱283

7.4.4 超流氦沸腾过程中的不同沸腾状态的非线性分析287

7.4.5 超流氦中不同沸腾状态的小波分析291

参考文献299

第8章 超流氦中不同沸腾状态的分界301

8.1 不同氦浴温度下沸腾状态的分界301

8.2 分界图的理论分析304

8.2.1 噪声沸腾状态和过渡沸腾状态的分界304

8.2.2 无噪声沸腾状态和过渡沸腾状态的分界308

8.2.3 不同沸腾状态的三维分界图310

8.3 过冷态超流氦沸腾中的稳定性分析310

参考文献316

第9章 超流氦流体力学318

9.1 超流氦的流动研究318

9.1.1 超流氦的理想流体运动方程318

9.1.2 超流氦的黏性流体运动方程320

9.2 超流氦的空泡流动328

9.3 超流氦的两相流动与传热332

参考文献334

第10章 超流氦的冷却应用及前沿科学问题研究336

10.1 超流氦冷却超导磁体336

10.2 超流氦的相分离研究344

10.2.1 空间相分离器的分类345

10.2.2 多孔塞的工作原理346

10.3 超流氦的空间应用350

10.3.1 超流氦空间储存方式350

10.3.2 超流氦的空间相分离系统352

10.3.3 超流氦空间恒温器的结构设计353

10.3.4 超流氦空间恒温器的热设计354

10.3.5 超流氦空间恒温器内的液体晃动354

10.4 有关超流氦研究的前沿物理问题355

10.4.1 与超流氦相变相关的前沿研究355

10.4.2 固氦中的超流特性研究360

参考文献365