衝撃波収束を利用した高圧液体ジェットの生成機械の解明と応用

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63460088
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 高山 和喜 東北大学, 高速力学研究所, 教授 (40006193)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 桑原 正明 東北大学, 医学部, 助教授 (50006780) ; 杉山 弘 室蘭工業大学, 教授 (70002938) ; 小林 陵二 東北大学, 工学部, 教授 (70006170)
• Keywords: 水中衝撃波 / ジェット / 衝撃波フォーカス

Research Abstract

水中微小爆発によって球状衝撃波を発生させて、これを回転だ円体壁で反射させて瞬間的にはあるが、数千気圧をこえる高圧を生成できる。本研究は水中衝撃波フォーカッシングで発生させた高圧を利用して、高圧液体ジェットを得ようとするものである。昭和63年度に達成した研究成果のとりまとめは以下の通りである。
(1) 微小水中爆発について基礎実験を行った。アジ化銀10〜100mg、およびPETN100mgの爆発特性を明らかにした。特にPETNの起爆にアジ化銀10mgのレーザー光起爆法が可能なことを示した。
(2) (1)で述べた爆薬量について、回転だ円体容器(500mm×700mm、ステンレス鋼製)を用いて、衝撃波フォーカスによる高圧の計測を実施した。高圧部は回転だ円体第二焦点にあらわれ、非線形性に原因する焦点位置のずれは非常にわずかであることがわかった。また、PETN100mgの薬量で、約10,000気圧の高圧が約3usec間あらわれることを明らかにした。この高圧は次年度に計画されているジェット発生の目的に十分な値である。
(3) 高圧計測の目的で、高周波数応答特性をもつ圧力変換器を試作し、その特性を明らかにし、本研究目的にこの圧力変換器が有効なことを示した。
(4) 以上の実験研究に対し、水中衝撃波の伝播とフォーカス過程を定量的に解明するための数値計算法を開発し、数値計算を実施した。この方法はTVD差分法を用いるもので、本研究目的に特に有効であった。実験的に得た圧力測定結果と数値解は非常によく一致した。しかし、局所的に未だ不十分なところがあり、今後、実験をより良く説明できるよう計算法の改良も重要な課題である。

Research Products

• [Publications] 高山和喜: 日本航空宇宙学会誌. 37. 70-77 (1989)
• [Publications] 高山和喜、北山修: 胆と膵. 9. 1081-1089 (1988)
• [Publications] A.Abe;K.Takayama;H.Miyoshi: Rept.Inst.High Speed Mech,Tohoku Univ. 397. 1-23 (1989)
• [Publications] A.Sakurai;L.F.Henderson;K.Takayama;Z.Walenta;P.Colella: Fluid Dynamic Research. (1989)
• [Publications] 北山修、伊勢秀雄、高山和喜: 胆道. 2. 157-164 (1988)
• [Publications] K.Takayama: Proc 16th Intern.Symp on Shock Tubes and Waves ed.H.Gronig,VCH. 51-62 (1988)