1997 Fiscal Year Annual Research Report
ノイマン効果を用いる極超音速液体ジェットの発生装置の開発
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08555045
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高山 和喜 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40006193)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
橋詰 隆亜 中国化薬(株), 技術開発部長(研究職
姜 宗林 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (50261467)
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| Keywords | 高速液体ジェット / ノイマン効果 / 衝撃波 / 数値シミュレーション / 火薬銃 / 二段式軽ガス銃 / 高速衝突 |
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| Research Abstract |
高速液体ジェットはディーゼル機関の燃料噴射あるいはウォータージェットカッテイングなどの実用に供されているが、その速度範囲は1km/sに止まり、この速度範囲を超える液体噴流の発生技術は未開発で、また、その性質もよく解明されているとは言い難い。本研究は生成爆薬の爆発で超高速ジェットを生成する原理が曲面と平面衝撃波との干渉過程に起因することに着想を得て凹の湾曲面を持つ液体界面に衝撃波を照射して、高速液体ジェットを形成する試験である。数値計算によってその事実を検証し、実験研究で部分的にそれを検証している。得られた結果を要約すれば:
1)高速ピストンが凹面の気液界面に衝突し、中心軸に沿ってノイマン効果を示し、高速液体ジェットが発生することを示した。
2)ピストン速度2-4km/zに対して半頂角役22度の逆円錐形状の凹面の水と空気の界面では、3-6km/sの高速ジェットを発生できることを明らかにした。
3)数値シミュレーション結果を実験的に実証するために、口径15mmピストン重量4-10グラムの一段火薬銃を試作して、火薬量0.5-1.5グラムに対してピストンの出口速度0.6-1.5km/sを達成した。さらにこの速度を向上させる準備は進行中である。
4)液体ジェットの発生とその成長と微細化を可視化計測するために、拡散光を物体光とするホログラフィー干渉計法を開発し、その再生光学系にデジタルカメラを用いコンピュータによって画像処理する方式を開発した。
5)高速液滴の飛翔と固体面に衝突するときの挙動を実験的に明らかにした。
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[Publications] N.Hirano, K.Takayama, J.Falcovitz: "Hydrodynamics of droplet inpingement on sold surfaces" 21st Int.Symp.on Shock Waves. 192-192 (1997)
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[Publications] Z.Jiang, K.Takayama: "Study of Instability of Supersonic Free Jets Their Impinging on Solid Walls" Proc.of JSME Centennial Grand Congress. Vol.2. 949-954 (1997)
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[Publications] 姜宗林, 是本健介, 高山和喜: "衝撃波管内の超音速飛翔体で誘起される衝撃波流れ" 平成8年度衝撃波シンポジウム講演論文集. 683-686 (1997)
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[Publications] 平野直也, 高山和喜: "高速液体ジェットと固体表面の衝突現象に関する研究" 第6回微粒化シンポジウム 講演論文集. 186-191 (1997)
