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420万画素ハイスピードカメラによる噴射されたシャボン玉の分裂挙動と虹色干渉膜の可視化

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420万画素ハイスピードカメラによる噴射されたシャボン玉の分裂挙動と虹色干渉膜の可視化

流体解析や噴霧挙動の研究において、液滴の分裂プロセスや膜状流体の崩壊現象を詳細に把握することは、製品開発や工程の最適化において極めて重要です。

しかし、高速回転するノズルから噴射される流体は、遠心力や周囲の空気抵抗によって極めて複雑かつ高速な変形を伴うため、従来の撮影手段ではその詳細を捉えることが困難でした。

本事例では、420万画素の解像度を有するハイスピードカメラPhantom KT840(カラーモデル)を用い、回転ノズルから噴射されるシャボン玉の挙動を詳細に可視化しました。

2,560×1,664ピクセルの高解像度かつカラー撮影を行うことで、以下の現象を鮮明に記録することに成功しています。

  • 回転するノズルの境界部における流体の流出プロセス
  • シャボン膜が伸展し、不安定性を経て分裂する動的な挙動
  • 分裂の瞬間に発生する微細なサテライト粒子の飛散
  • シャボン玉表面に現れる薄膜干渉による虹色の模様

裏面照射型(BSI)センサーを搭載したPhantom KT840は、小画素ピッチでありながら高い感度を維持できるため、高速撮影下でもノイズを抑えた鮮明な画像が得られます。

今回のカラー撮影では、シャボン膜の厚み変化に伴う虹色の干渉色までリアルに再現されており、単なる形状観察に留まらない、膜厚の定性的な評価や流動状態の把握に寄与するデータが得られました。

このような高精細な可視化データは、数値流体力学(CFD)の検証用データや、微細粒子の発生メカニズム解明における強力なエビデンスとなります。

今回の撮影に使用したPhantom KT840の主な仕様は以下の通りです。

  • 最大解像度:2,560×1,664ピクセル(420万画素)
  • 最大撮影速度:1,850fps(フルフレーム時)

使用機材

撮影条件

  • 解像度:2,560 × 1,536
  • 撮影速度:2,000 fps
  • 露光時間:150μs

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