2010 Fiscal Year Annual Research Report
レーザー蛍光・りん光法によるMEMS用マイクロ超音速噴流のブレークダウン長さ計測
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22760133
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
半田 太郎 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (30284566)
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| Keywords | マイクロ流れ / 超音速流れ / レーザー計測 |
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| Research Abstract |
本年度は矩形断面を有する超音速ノズルから発生するマイクロ超音速噴流の流速分布をアセトンを発光分子とするMTV(Molecular Tagging Velocimetry)により計測した.ノズル出口の高さは500μm,幅は5000μmである.ノズルは特性曲線法で設計されノズル設計出口マッハ数は2.0とした.なお,ノズルは表面ができるだけ滑らかになるようにワイヤーカット法で作成されたものを用いた.流れの作動気体には窒素を用いた.
流れ場に微量(1%)のアセトンをシードし,Nd:YAGレーザーの4倍高調波でアセトンを励起して得られたアセトンの発光強度分布をイメージインテンシファイア付きのCCDカメラで取得した.遅延パルス発生装置を用いて,レーザーバルスに対して遅れ時間を変えて二つの発光強度画像を取得し,二つ画像からアセトン分子の移動量を求め,流速を計算した.超音速ノズルをトラバース装置を用いて流れ方向に移動させることでノズル出口に対して複数の位置の流速分布を測定し,二次元的な速度分布を構築した.
得られた流速分布から噴流がブレークダウンを起こす位置を見積もり,ブレークダウン長さを評価した。その結果,あるレイノルズ数より低くなると,急激にブレークダウン長さが伸びることがわかった.また,マクロスケールの噴流では観測されないような流速分布の状態がマイクロ超音速噴流では観測され,マイクロ超音速噴流特有の現象が確認された.
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