2022 Fiscal Year Annual Research Report
プラズマを利用したキャビテーション気泡内圧力・ガス種リアルタイム同時計測
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20K20969
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
佐藤 岳彦 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (10302225)
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2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 気泡 / 圧力 / 放電 / 分光 / 水素 / 酸素 / 窒素 / OHラジカル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，単一キャビテーション気泡の気泡崩壊時に発生する衝撃波，化学反応，発光などの物理現象を支配する重要な因子である気泡内圧力やガス種を実験的に計測する手法の開発ならびに計測による新しい知見の獲得を目的とする．令和4年度は，令和3年度に成功したゲートトリガー付きの高感度分光器の利用による気泡内放電発光の検出法を基盤に，気泡内ガス種の特定についてより精度良く行う実験を進めた．令和3年度には，水蒸気が解離して生成された水素原子や酸素原子の発光を確認していたが，令和4年度は，発光分光を積算させることで，発光分光の詳細な解析を進めた．これにより，主として水蒸気を起因とするOHラジカルや水素原子，酸素原子の他に，窒素分子や酸素分子の発光を確認することができた．これの結果は，溶存していた空気が気泡内に取り込まれていることを示唆する結果であり，キャビテーション研究を進める上で重要な知見となった．さらに，気泡が膨張・収縮する過程においてどのように気泡内ガス種が変化するのかについても解析を進めた．これにより，水蒸気を起因とする化学種は気泡の収縮と共に大きく減少するが，気泡生成時に取り込まれたと考えられる窒素分子の減少は比較的緩やかであることが示された．これは，気泡内を占める主たる化学種である水蒸気が凝縮により急速に減少する一方，気泡内の窒素分子は，気泡収縮時の気泡内圧力の増加により水中に溶解していることを示唆しており，気泡内の現象を理解する重要な知見となった．
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Research Products
(8 results)
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[Presentation] Propagation processes of underwater streamers2022
Author(s)
Takehiko Sato, Hidemasa Fujita, Seiji Kanazawa, Kiyonobu Ohtani, Atsuki Komiya, Toshiro Kaneko
Organizer
National Conference on Recent Developments and Evolving Trends In Plasma Science and Technology & Pre-Conference Workshop on Modelling and Simulation of Industrial Plasmas
Int'l Joint Research / Invited
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