高速現象の可視化を目的としたナノ秒スパ-ク光源の試作研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01850045
• Research Institution: Anan College of Technology
• Principal Investigator: 宮城 勢治 阿南工業高等専門学校, 制御精報工学科, 助教授 (90018010)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森川 鋭一 阿南工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (50043972) ; 高山 和喜 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40006193)
• Keywords: スパ-ク光源 / ナノ秒スパ-ク / 高速現象 / 可視化 / 高速流体 / 衝撃波 / カラ-シュリ-レン

Research Abstract

本年度は昨年度に試作されたナノ秒スパ-ク光源を用いてカラ-シュリ-レン用光源の開発を行うと共に、実際に高速流体現象を撮影して試作スパ-ク光源に必要な条件を調査した。
まずAir、N_2、O_2、CO_2、H_2、Ar、Kr、Xeなど計11種のガスを用いて発光出力特性、パルス幅特性を大気の場合と比較・検討した。その結果、次のことが判明した。
1.いずれのガスでも圧力の増加につれて発光出力は増大するが最高発光出力に大差はない。
2.発光パルス幅はまた圧力と共に増大する。貴ガスのパルス幅は圧倒的に大きい。
3.発光エネルギ-はいずれのガスでも圧力とともに増大するが貴ガス、特にXeとKrの増大率が大きい。
次にカラ-シュリ-レンのため分光測定を行った結果、以下のことが分かった。
4.Airの場合、強い光を発しているのは380nmから450nmの光であり、貴ガスはその幅が広がりXeは300nmから560nmの光を強く出している。圧力、電圧を上げても分光特性は変わらない。
最後に試作した大気スパ-ク光源を用い、シュリ-レン法、カラ-シュリ-レン法、シャドウグラフ法などの各種光学手法により高速現象の可視化を試み、次の様な結果が得られた。
5.凹面鏡シュリ-レン法ではASA100の普通フィルム上に鮮明な衝撃波現象を捕えることができた。
6.レンズシュリ-レン法ではASA400のフィルムに超音速噴流を鮮明に可視化することができた。
7.同上現象を三色フィルタ-を用いてカラ-シュリ-レン撮影したところ、ASA1600フィルムには鮮明に写ったが、ASA400では光量不足で、そのためXeガスを使用すれば良いことが分かった。
以上の結果、本試作光源は単発点撮影にも十分な発光強度を持ち、高速現象を高分解能で観測するのに大いに投立つこと、更に高感度フィルムを使用すればカラ-シュリ-レン法にも適用できることが判明した。

Research Products

• [Publications] 宮城 勢治: "高速現象の可視化を目的としたナノ秒スパ-ク光源の試作研究" 日本機械学会第68期全国大会講演論文集. B. 115-117 (1990)
• [Publications] S.Miyashiro: "Novel Nanosecond Spark Source for Optical Measurements in Shock Wave Research" the 18th International Symposium on Shock Waves. (1991)