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高エンタルピー風洞におけるレーザー診断法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 10J00660
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

野村 哲史  東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2010 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2012年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2010年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード高エンタルピー / プラズマ診断 / レーザー吸収分光法 / レーザー誘起蛍光法 / 高エンタルピー気流 / 吸収飽和 / 空間分解計測 / 二酸化炭素プラズマ / プラズマ計測 / キャビティエンハンスト分光法 / キャビティリングダウン分光法
研究概要

宇宙機の耐熱材開発のために,プラズマ風洞が大気圏突入時の加熱環境模擬装置として用いられている.そのプラズマ流は熱的に非平衡であることが知られており,詳細な温度計測が求められる.各種温度の中でも,並進温度は重要であるが,その計測は容易ではない.並進温度はドップラー拡がりとして線拡がりスペクトルに現れるが,プラズマ風洞ではその拡がりが数pm程度と挟線幅であるため,一般的な発光分光や二光子吸収レーザー誘起蛍光法では正確に測定できず,挟線幅なレーザーを用いた半導体レーザー分光計測が必要とされる.本研究では,レーザー吸収分光法とレーザー誘起蛍光法により,並進温度計測を試みている.レーザー吸収分光法では微小吸収量計測および点計測を可能にすることが求められ,またレーザー誘起蛍光法では光学的に厚いプラズマへの適用が求められる.本年度では,レーザー吸収分光法による並進温度の点計測と,光学的に厚いプラズマにおけるレーザー誘起蛍光法の補正方法の開発に取り組んだ.点計測では,クロスビーム飽和吸収分光法による並進温度計測を世界で初めて実証した.これにより,従来用いられていたアーベル変換などのデータ再構築法が不要となり,今まで測定不可能であった衝撃層内へもアクセスが可能になった.この計測法は軸対称性を必要とせず,CVDプラズマや電器推進器プラズマなど,他のプラズマ診断への適用も期待される.光学的に厚いプラズマにおけるレーザー誘起蛍光法では,得られる蛍光プロファイルが真のプロファイルよりも拡がってしまうが,レーザー吸収分光法と組み合わせながら,その拡がりを補正することが可能であることを示した.この方法は軸対称なプラズマ流の中心軸上の温度のみ取得可能であるが,プラズマ風洞の気流診断では気流中心の温度が重要であるため,アーベル変換を用いずに中心軸上の1次元温度分布を取得できることは有意義である.

報告書

(3件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2013 2012 2011 2010

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Diode laser induced fluorescence spectroscopy of an optically thick plasma in combination with laser absorption spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      S. Nomura, T. kaneko, G. I to, K. Komurasaki, and Y. Arakawa
    • 雑誌名

      journal of spectroscopy

      巻: 2,013 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1155/2013/198420

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Nonequilibrium Excitation of Inductively Heated Atomic Oxygen by Laser Absorption Spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      S.Nomura
    • 雑誌名

      Frontier of Applied Plasma Technology

      巻: 4 ページ: 65-69

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] クロスビーム飽和吸収分光法による衝撃層計測2012

    • 著者名/発表者名
      野村哲史
    • 学会等名
      第56回 宇宙科学技術連合講演会
    • 発表場所
      大分 別府国際コンベンションセンター
    • 年月日
      2012-11-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 飽和吸収分光法によるアーク加熱風洞気流の空間分解計測2012

    • 著者名/発表者名
      野村哲史
    • 学会等名
      第44回流体力学講演会/航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • 発表場所
      富山 富山国際会議場
    • 年月日
      2012-07-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] レーザー吸収分光法による誘導加熱型二酸化炭素プラズマ中の酸素原子計測2012

    • 著者名/発表者名
      野村哲史
    • 学会等名
      日本航空宇宙学会 第44期年会講演会
    • 発表場所
      東京大学 山上会館
    • 年月日
      2012-04-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Development of Highly Sensitive and Spatially Resolved Laser Absorption Spectroscopy for Plasma Wind Tunnel Diagnosis2012

    • 著者名/発表者名
      野村哲史
    • 学会等名
      50th AIAA Aerospace Sciences Meeting
    • 発表場所
      USA, Nashville
    • 年月日
      2012-01-10
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] プラズマ風洞計測における半導体レーザー吸収分光法の高感度化2011

    • 著者名/発表者名
      野村哲史
    • 学会等名
      第43回流対力学講演会
    • 発表場所
      東京高田馬場早稲田大学国際会議場
    • 年月日
      2011-07-08
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Spatially resolved measurement of high enthalpy flow using cross-beam saturation absorption spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      野村哲史
    • 学会等名
      The 28th International Symposium on Space Technology and Science
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター
    • 年月日
      2011-06-09
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 電極損耗なく空気プラズマが生成可能なアーク風洞の開発2011

    • 著者名/発表者名
      野村哲史
    • 学会等名
      日本航空宇宙学会年会講演会
    • 発表場所
      東京本郷山上会館
    • 年月日
      2011-04-15
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy of High Enthalpy Plasma Flow under Mechanical Vibration2011

    • 著者名/発表者名
      野村哲史
    • 学会等名
      Aerospace meeting
    • 発表場所
      Orlando, USA
    • 年月日
      2011-01-06
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 高感度吸収分光法によるアーク風洞空気流中の酸素原子計測2010

    • 著者名/発表者名
      野村哲史
    • 学会等名
      宇宙科学連合講演会
    • 発表場所
      静岡,コンベンションアーツセンター
    • 年月日
      2010-11-17
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2010-12-03   更新日: 2024-03-26  

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