圧縮性乱流混合層に斜め衝撃波を干渉させた際の可視化
ハイスピードカメラPhantom TMX7510モノクロを使用し、斜め衝撃波を干渉させた圧縮性乱流混合層の可視化に成功しました。
Phantom TMX 7510の高感度、高ダイナミックレンジにより現象を深くまで探求することが可能となりました。
可視化の概要
圧縮性乱流混合層に斜め衝撃波を干渉させた挙動をVision Research Inc.製ハイスピードカメラPhantom TMX 7510のモノクロモデルとCAVITAR社製のCAVILUX Smart UHS 50Wを用いて可視化撮影しました。
シュリーレン光学系で撮影することで密度勾配がはっきりとわかります。
87万fpsで撮影し、干渉後の事象がしっかりと捉えられています。
乱流混合層とは？
2 つの異なる速さの超音速流が接触してできる剪断層を乱流混合層といいます。
乱流混合層は圧縮性の影響により混合効率が低下することが知られています。この現象はスクラムジェットエンジンの酸化剤と燃料の混合効率などに密接に関係する基礎研究課題です。
本事例では、マッハ数の異なる2つの超音速流れを作り出し、その中に斜めの衝撃波を突入させました。その際に発生する密度勾配等が明確に画像として捉えられています。
画像１．圧縮性乱流混合層と衝撃波
使用機材
ハイスピードカメラPhantom TMX 7510 モノクロ
ハイスピードカメラ Phantom TMX 7510 モノクロ
撮影条件
- フレームレート：610,000fps
- 画素数：640×192ピクセル（ビニングモード）
- 露光時間 1μ秒
短パルスレーザー照明 CAVILUX Smart UHS 50W
結果説明
撮影協力：室蘭工業大学 畠中先生
圧縮性乱流混合層に斜め衝撃波を干渉させた現象を撮影しました。87万fpsという高フレームレートを640x128ピクセルの解像度で撮影できました。
現象が速いため、点光源にCAVILUX Smart UHS 50Wを用いて、パルス幅10nsで照射しています。
それにより明るく撮影できるだけでなく、現象がブレずに軌跡を追うことができました。これは周波数解析する際にも非常に重要です。
本事例は衝撃波シンポジウムで発表された論文「
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