| 研究概要 |
星雲ガスの衝突により発生する強い衝撃波に相当する環境を再現するために,自由ピストン型衝撃波管を作成した.この型の衝撃波管の特徴は,高圧部のガスを火薬により加速したピストンにより断熱圧縮するところにある.この圧縮により,1000気圧近い高温ガスを発生させ,そのガスにより低圧部のガスを圧縮して,超音速の衝撃波を発生させる.ピストン加速用の高圧管は長さ70cm,内径15mmである.圧力カップリングを介してつながる低圧管の長さは60cmで,内径は6.25mmである.このように非常に強い衝撃波発生を目指して装置を開発したため,衝撃波が通過する衝撃波管の内径は大変に細くなってしまった.この様な小領域で衝撃圧を計測するには,通常使用される圧力ゲージでは難しい.そこで衝撃圧力の観測はプラスチックポリマーの一種である圧電フィルム(ポリ弗化ビニルデン,PVDF)を用いて行うことにした.このPVDF圧電フィルムを用いることにより,今回製作したような細い衝撃波管でも圧力の計測が可能になった.本年度は,ピストンによる圧縮は行わず,高圧管内の圧力を5気圧に設定し,低圧部の圧力1気圧から0.01気圧で変化させて,衝撃波発生の様子を観察した.その結果,空気中にマッハ2までの衝撃波が発生し,空気の流速としては380m/sまで加速されていることが見積もられた.また,衝撃波の可視化を行うためシュリーレン光学系とマッハツェンダー光学系を準備した.この光学系と超高速度カメラを組み合わせることにより,衝撃波の形状や伝播速度,シリケイト試料との相互作用を観察することができるようになる.この手法を確立するため,既存の低速度衝撃波管を用いて実験を行った.コンドリュールの前駆物質として空隙率の高いダスト集合体を仮定し,その模擬物質としてアモルファスシリカからなるエアロジェルと高速気流の相互作用を観察した.
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