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2018 年度 実績報告書

極短時間イメージング吸収分光法による大気突入機周り流れの非平衡熱化学過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K06890
研究機関東海大学

研究代表者

山田 剛治  東海大学, 工学部, 講師 (90588831)

研究分担者 川添 博光  鳥取大学, 工学研究科, 教授 (40260591)
研究期間 (年度) 2016-10-21 – 2019-03-31
キーワードShock Wave / Spectroscopy / Nonequilibrium / Shock tube / Rotational temperature / Vibrational temperature
研究実績の概要

本年度は、衝撃波背後の熱化学的非平衡過程を解明するために極短時間連続吸収分光法の適用を試みた。吸収スペクトルの計測システムに関しては、昨年度実施した発光分光法のものをそのまま用いた。また吸収分光法の光源としてキセノンフラッシュランプを観測部の反対側に設置した。本計測システムを用いて、発光分光計測と同じ実験条件で計測を行った。250~850nmの幅広い波長範囲において計測を実施した。
その結果、可視領域と近赤外領域においてはほとんど吸収を得ることができなかったが、近紫外領域に関しては吸収スペクトルを取得することができた。しかしながら、S/N比の高いスペクトルではないために吸収量が十分ではないと考えられる。そこで現在、十分な吸収量を確保するための光学計測系の改良及び十分な吸収量が可能な波長領域の検討を行っている。
また昨年度と異なる実験条件において、紫外領域のN2(2+)と近赤外領域のN2(1+)の発光分光計測を実施して、回転温度と振動温度の空間分布特性を取得した。その結果N2(1+)から評価したB準位の回転温度と振動温度の衝撃波背後での熱的緩和過程は、パークの2温度モデルによる数値解析結果とほぼ一致しており、一方でN2(2+)から評価したC準位の回転温度と振動温度は、数値解析結果より著しく低くなる傾向にあることが分かった。この原因としては、電子準位が高くなるほど、回転モードと振動モードの量子数が高い状態から解離が生じて数密度分布はボルツマン分布から大きくずれるためであると考えらえる。よって、ボルツマン分布を仮定した今回の温度評価では、見かけ以上低い温度となる。以上から本研究により解離は、高いエネルギー準位から選択的に生じることが明らかになった。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Nonequilibrium Plasma Flows in a Mars Entry Flight condition2019

    • 著者名/発表者名
      山田剛治、貝瀬航、梅澤昌史
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings, 31st International Symposium on Rarefied Gas dynamics

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Internal energy relaxation processes of nitrogen plasmas at different electronic states in an entry flight condition2018

    • 著者名/発表者名
      山田剛治、梶野瑞基、川添博光
    • 学会等名
      45th EPS Conference on Plasma Physics
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of Electron Excitation State on Relaxation Phenomena of Nitrogen Molecules Behind Stronge Shock Wave2018

    • 著者名/発表者名
      梶野瑞基、原田央、山田剛治
    • 学会等名
      15th International Conference on Flow Dynamics
    • 国際学会
  • [学会発表] Shock Tube Study of Nonequilibrium Plasma Flows in a Mars Entry Flight condition2018

    • 著者名/発表者名
      山田剛治、貝瀬航、梅澤昌史
    • 学会等名
      31st International Symposium on Rarefied Gas dynamics
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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