| 研究課題/領域番号 |
01850045
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| 研究種目 |
試験研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 阿南工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
宮城 勢治 阿南工業高等専門学校, 制御情報工学科 助教授 (90018010)
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| 研究分担者 |
高山 知喜 東北大学流体科学研究所, 教授 (40006193)
武知 英夫 阿南工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (70076850)
森川 鋭一 阿南工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (50043972)
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| 研究期間 (年度) |
1989 – 1990
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| キーワード | スパ-ク光源 / ナノ秒スパ-ク / 高速現象 / 可視化 / 高速流体 / 衝撃波 / カラ-シュリ-レン |
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| 研究概要 |
本研究は衝撃波の反射、伝播、集束など従来の計測の概念を上回る高速現象の光学的可視化に応用するため、ナノ秒台で高輝度かつ実用的なスパ-ク光源を開発し、実際に高速流体現象を解明することを目的としている。
これらの目標に向かって試作研究を重ねた結果、以下のような製作技術が確立した。
イ)放電コンデンサ-の容量は500pF以上で充電電圧は15kV程度あればエネルギ-的に十分である。
ロ)パルス幅を短くするため、放電回路は同軸とし、放電コンデンサ-はパルス充電する。
ハ)確実に放電させるため、主電極間を予備電離する。
試作されたスパ-ク光源装置の性能は大気中で次の通りである。
1)発光パルス幅:12ー30ns(放電コンデンサ-の大きさによる) 2)立ち上がり時間:3ー4ns 3)タイムジッタ-:60ns以下 4)トリガ-から発光までの遅れ時間:約1μs 5)光度:800ー10000W/sr以上(ASA100フィルムを完全露光)
次に計11種のガスを用いて発光出力特性、パルス幅特性を比較・検討した結果、次のことが判明した。
1.いずれのガスでも圧力の増加につれて発光出力は増大するが最高発光出力に大差はない。
2.発光パルス幅はまた圧力と共に増大する。貴ガスのパルス幅は圧倒的に大きい。 最後に試作した大気スパ-ク光源を用い、シュリ-レン法、カラ-シュリ-レン法、シャドウグラフ法などの各種光学手法により高速現象の可視化を試み、次の様な結果が得られた。
1.シュリ-レン法ではASA100の普通フィルム上に鮮明な衝撃波現象を捕えることができた。
2.同上現象を三色フィルタ-を用いてカラ-シュリ-レン撮影したところ、ASA1600フィルムには鮮明に写ったが、ASA400では光量不足で、そのためXeガスを使用すれば良いことが分かった。
以上の結果、本試作光源は単発撮影にも十分な発光強度を持ち、高速現象を高分解能で観測するのに大いに役立つこと、更に高感度フィルムを使用すればカラ-シュリ-レン法にも適用できることが判明した。
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