2017 Fiscal Year Research-status Report
極短時間イメージング吸収分光法による大気突入機周り流れの非平衡熱化学過程の解明
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16K06890
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
山田 剛治 東海大学, 工学部, 講師 (90588831)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川添 博光 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (40260591)
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| Project Period (FY) |
2016-10-21 – 2019-03-31
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| Keywords | Shock wave / Spectroscopy / Nonequilibrium / Rotational tempereture / VIbrational temperature / Spectrum fitting / Relaxation process / Absorption spectroscopy |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、窒素分子の電子準位の違いにより衝撃波背後における熱的緩和過程がどのように異なるかを調べるために、昨年度に引き続き極短時間発光分光計測を実施した。昨年度は、光ファイバアレーを利用した衝撃波背後の輻射光の空間分布計測を実施したが、十分なS/N比の発光スペクトルを取得することができなかった。そこで、集光レンズと反射ミラーを用いて直接分光器スリットに集光して、取得したスペクトル2次元イメージをスリット方向に積算することで光量改善を試みた。その結果、紫外領域のN2(2+)と近赤外領域のN2(1+)スペクトル両方ともS/N比の高いスペクトル計測が可能になった。そして取得したスペクトルそれぞれに対して、理論スペクトルをマッチングさせることで、回転温度と振動温度の空間分布特性を取得した。その結果、衝撃波背後のおいて、N2(1+)とN2(2+)から導出した回転温度はほぼ同じであるが振動温度の変化の過程が著しく異なることが分かった。これより電子準位の違いは衝撃波背後の熱的緩和過程に大きな影響を及ぼすことが明らかになった。また数値解析との比較により、実験で取得した回転温度は計算よりも著しく低く、また振動温度に関してはN2(2+)から得られた振動温度は計算値と良い一致を示し、一方でN2(1+)から得られた振動温度は計算値よりも著しく高い値となった。
また極短時間吸収分光計測システムを衝撃波管観測部に構築して、実際に計測を行っているが、現在のところS/N比の十分な吸収スペクトルを取得できておらず、計測システムの改善を検討中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は計画通りに、極短時間イメージング吸収分光法の計測システムを構築して、吸収分光法を衝撃波背後の輻射光に適用したが、S/N比の高い吸収スペクトルを取得することができなかった。計測システムの調整に現在取り組んでおり、今のところ改善できていない。以上の要因により当初の計画よりやや遅れが生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度も、引き続き吸収スペクトルの計測を実施するが、気流生成時間の長いアーク加熱プラズマ流を用いて吸収分光計測システムの調整と改善を行ってから衝撃波管試験を行う予定である。また既存の衝撃波背後のプラズマ流の計算コードの反応速度定数を見直しを行い、解析モデルの改良を行っていく予定である。
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| Causes of Carryover |
航空券代が早めの予約で安く済んだために当初の旅費の形状よりも安くなり残額が生じた。残額については、翌年度の助成金と合わせて旅費として使用する計画である。
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