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高エンタルピー気流における高感度吸収分光計測法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 07J03454
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 航空宇宙工学
研究機関東京大学

研究代表者

高柳 大樹  東京大学, 大学院・工学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
900千円 (直接経費: 900千円)
2007年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード高エンタルピー気流 / プラズマ診断 / 温度計測 / レーザー吸収分光法 / キャビティエンハンスト法
研究概要

高エンタルピー風洞の気流診断としてはレーザー誘起蛍光法が現在、広く用いられ、気流中の回転、振動、電子励起温度が明らかにされつつある.しかし、この手法においては流れの並進温度や化学組成、つまり数密度を測定することは難しい.高エンタルピー風洞にレーザー吸収分光法を適用しようという研究もなされているが、吸収係数の大きいアルゴン、酸素流や純酸素流における測定のみで、実際の再突入環境に近い窒素、酸素流に対してレーザー吸収分光法を適用することにはまだ成功していない.そこで本件吸においては高感度のレーザー吸収分光法を確立することを目的とした.
本年はまずマイクロ波放電管による低圧プラズマにキャビティエンハンスト法を適用した.ブリュースター窓と偏光制御器を用いることによって高反射ミラーを真空容器の外に置いたままで低圧プラズマに対してキャビティエンハンスト法を適用し、実効増倍率について議論した.またアーク風洞中のアルゴン気流に0.2%ドープした酸素原子に対してキャビティエンハンスト法を適用し、アルゴン原子よりも2桁程度低い積分吸収係数の酸素原子における吸収プロファイルを得た.その結果、アルゴン原子に対して行ったシングルパスレーザー吸収分光法から得られた温度分布とよく一致し、本手法が高エンタルピー気流診断に有効な手法であることを示した.
高エンタルピー風洞は国内だけでもISAS/JAXAのヒューエル型アーク風洞、JUTEM,九州大学、名古屋大学のコンストリクタ型アーク風洞、ISAS/JAXA,ISTA/JAXAの分割陰極型アーク風洞、誘導加熱風洞など多く開発されている.しかしながら、これらに対して気流診断はほとんどなされていないのが現状である.本研究によって確立された手法を用いてそれらの気流を測定することが可能となった。

報告書

(1件)
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Generation of highly dissociated oxygen flows using a constricted-type arc heater2008

    • 著者名/発表者名
      松井, 池本, 高柳, 小紫, 荒川
    • 雑誌名

      Joumal of Thermophysics and Heat Transfer 21

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] キャビティエンハンスト吸収分光法によるプラズマトーチ気流診断2007

    • 著者名/発表者名
      高柳, 松井, 小紫, 落水, 荒川
    • 雑誌名

      日本航空宇宙学会論文集 55

      ページ: 16-20

    • NAID

      10019783893

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] アーク風洞プルームのキャビティエンハンスト吸収分光法計測2007

    • 著者名/発表者名
      高柳, 松井, 落水, 小紫, 荒川
    • 学会等名
      第39回流体力学講演会
    • 発表場所
      東京都調布市
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表]2007

    • 著者名/発表者名
      高柳, 松井, 落水, 小紫, 荒川
    • 学会等名
      航空宇宙学会第38期年会
    • 発表場所
      東京都調布市
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] High Enthalpy Flow Diagnostics by Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      高柳, 松井, 落水, 小紫, 荒川
    • 学会等名
      39th AIAA Thermophysics Conference
    • 発表場所
      アメリカ合衆国フロリダ
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2024-03-26  

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