2005 Fiscal Year Annual Research Report
レーザー駆動管内加速装置:基礎物理の解明と実用展開
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13852014
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
佐宗 章弘 東北大学, 液体科学研究所, 教授 (40215752)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷内 哲夫 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教授 (80260446)
小林 秀昭 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30170343)
澤田 恵介 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80226068)
山口 滋 東海大学, 理学部, 教授 (40297205)
堀澤 秀之 東海大学, 工学部, 助教授 (30256169)
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| Keywords | レーザー / 推進 / インパルス(力積) / 流体不安定性 / プラズマ / 衝撃波 |
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| Research Abstract |
レーザー駆動管内加速装置におけるインパルス発生機構に関して、実験および数値計算によって総合的な解析を行った。作動制御パラメターであるレーザーエネルギー(E)、推進剤化学種(音速a)/充填圧力(P)、プロジェクタイル形状(実効容積V)と、推進性能の指標である運動量結合係数C_mに関して、aC_m-E/(PV)間の相似関係が成り立つことを明らかにし、実用設計の指針を得ることができた。これら二つの無次元パラメータのうち、前者を最大にする後者の最適値が存在するが、これはレーザープラズマの膨張体積とプロジェクタイル実効容積の整合によって成り立つことが確かめられた。さらに、レーザープラズマと衝撃波の干渉において、Neumann効果、Rayleigh-Taylor流体不安定性、Richtmyer-Meshkov流体不安定性が起こり、複雑な流動場が形成されるのを高速度可視化実験、数値計算により明らかにし、インパルスに対する影響を評価した。管内に気体を充填する方式では、高速時の流体力学的抗力が増加することが問題となるが、これを解決するため真空中でのレーザーアブレーションによってさらに高いインパルスが得られる条件を、実験的に見出した。このとき発生する力の時間履歴を、速度干渉計を用いて0.5nsの時間解像で計測することに成功し、固体アブレーション推進におけるインパルスに対する雰囲気圧力の影響を明らかにした。
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