水中衝撃波の挙動のBOS解析

衝撃波とは、音速以上の速さで伝わる強烈な圧力変化の波です。爆発による圧縮波や、航空機が音速を超える際に発生する弾頭波等です。特に水中の衝撃波は非常に速く、1500m/sにも及びます。速度が速いだけでなく、圧力変化の波のため、可視化のためにシュリーレン光学系等が必要です。今回はBOS法を用いて可視化に成功しました。BOS法で撮影した画像に、画像相関法を用いることで衝撃波挙動を解析します。画像相関法（Digital Image Correlation）は，物体表面（背景画像）に描かれた変形前後のランダムパターン画像を比較し，物体表面の移動量・変位を調べる手法です。

画像相関法を用いる際に重要なのは、カメラの解像度です。高解像度の方が解析精度は高くなるためです。本撮影では、超高速度カメラKiranaで500万fpsという撮影速度において、924x768の高解像度での撮影に成功しました。ただ、Kiranaの露光時間200nsでは、衝撃波がブレてしまうため、可視化用レーザ照明caviluxを用いて、1パルス20nsで照射しました。それにより鮮明な画像が取得でき、衝撃波の挙動解析に成功しました。