| 研究概要 |
星雲ガスの衝突により発生する強い衝撃波を再現するために,二段式軽ガス加速装置と圧力セルを組み合わせた高マッハ数衝撃波発生装置を開発した。窓付きステンレス製の圧力セルに1気圧の空気を封入し、衝突実験用真空チャンバーに設置する。圧力セルの入り口はマイラー膜により仕切られており、この入り口に向けて直径1.6mmのナイロン玉を打ち込む。打ち込まれたナイロン玉は約3km/sで圧力セル内の飛行し、その周囲に強いBow shockを発生する。空気の音速は330m/s程度であるのでマッハ9以上の衝撃波が玉の周囲に発生している。圧力セル内を飛行する玉とガス中に発生する衝撃波はイメージコンバーターカメラとシャドウグラフ光学系で可視化した。実験の結果、3.01km/sで飛翔するナイロン玉とその周囲に発生するBow shockの観測に成功した。この実験では圧縮されて高温になった空気からの発光やナイロン玉と空気の摩擦により発生した摩擦熱による発光は観察することができなかった。また、摩擦熱や空気の動圧によるナイロン玉の溶融分裂も観察できなかった。
上記装置の作成と伴に、水滴の高速気流分裂実験も行なった.これはシリケイトメルトの模擬物質として水滴を用い,摩擦加熱による融解後,どのようにメルトが分裂してコンドリュールになるかを調べる実験である.水滴を衝寧波管内に設置し,衝撃波速度を変えて実験を行った.マッハ1.01〜1.12までの衝撃波を空気中で発生させ,衝撃波通過後の液体の様子を高速度デジタルビデオカメラによって撮影し,変形・分裂のモードや分裂後のサイズ分布を調べた.水滴の直径は0.3〜5mm,Weber数=4〜400で実験を行なった結果,液滴が分裂したあとの「破片」の積算個数分布は指数関数で表されることがわかった.また,片対数でプロットした際の分布の傾きは,弱いながら分裂のモード(Weber数)に依存することがわかった.
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