2009 Fiscal Year Annual Research Report
気泡ダイナミクス研究による火山噴火様式の支配要因の解明
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21200052
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
寅丸 敦志 九州大学, 大学院・理学研究院, 教授 (50202205)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
市原 美恵 東京大学, 地震研究所, 助教 (00376625)
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| Keywords | 気泡ダイナミクス / 噴火様式 / 間欠泉 / 気泡核形成 / 核沸騰 / 噴出量 |
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| Research Abstract |
水を用いた間欠泉実験により、高速ビデオカメラ(別途購入)、光学系、圧力モニターの同期についてテストを行い、沸騰現象の解析が行える実験のセッティングを確認した。それにより気泡生成に伴う圧力パルスの特定と気泡膨張や変形過程を観察することに成功した。沸騰様式と噴出様式の関係をみるために間欠泉実験を予察的に行い、水道水を用いた核沸騰が活発に起こる場合には加熱速度によって爆発的噴出(ジェット)と非爆発的噴出(フロー)が起こり、加熱速度が大きい場合、噴出量の分布がガウス分布的でその分散が小さく、ほぼジェットになり、加熱速度が小さい場合、噴出量分布が幅広く、ホワイトノイズ的になり、フローの確率が多くなることが分かった。また、蒸留水を用いた実験では、水道水を用いた実験に比べて核沸騰が起こり難く、そのことが噴出現象に影響を及ぼしている可能性があること明らかにした。これらのことにより、核沸騰という気泡核形成モードと噴出様式の概要がつかめた。
火山の噴出過程における多様な振動現象を調べるため、実験室の音響計測システムを改良した。昨年度は、光学系の改良によって、可視計測を強化することを試みたが、手法を検討し、圧力場の計測を強化することにした。発泡や噴流による圧力波は、幅広い振幅と周波数特性があり、これまで使用してきた大振幅高周波を対象とした衝撃波センサー、小振幅低周波を対象とするマイクロフォンでは捉えきれないことが分かった。そこで、小振幅高周波の音響場を正確に計測することのできる高精度のマイクロフォンを導入した。そのシステムを用い、発泡時の気泡振動と管の共鳴の相互作用を調べる実験を行った。汎用のソフトウェアを用いて、現象の解析を行い、波形形成過程が明らかになったが、さらに複雑な現象を扱うために、計算モジュールを追加した。
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