衝撃波フォーカッシング

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伝播方向に凹状に湾曲した衝撃波が,進行するにつれて収束し,局所的に高い圧力を生み出す現象は「衝撃波のフォーカス(収束)」と呼ばれ,極限状態を発生させる新しい手法として注目されている.(1)気体中の衝撃波フォーカス:反射衝撃波の収束のショックチューブ実験と数値計算を並行に行い,両者の比較より収束過程に及ぼす因子効果を解明し,収束のメカニズムとその物理現象を明らかにすることができた.また入射衝撃波マッハ数が高いとき、軸対称衝撃波収束(点収束)により容易に高温が得られることが数値計算により予測されたので、分子振動励起を考慮した衝撃波収束の数値計算を行い、衝撃波収束に及ぼす高温気体効果を調べた。(2)デトネーション波フォーカス:球面収束デトネーション波の状態,超高温,高圧下での物質,気体の挙動を調べ,収束デトネーション波の伝播機構を解明した.すなわち収束デトネーションの圧力計測および光学可視化によりその挙動を解明した.また,発光スペクトル法による平衡温度計測およびレーザ散乱法による非平衡温度計測を行なった.(3)衝撃波フォーカス現象に対するCFD:Adaptive-Mesh-Refinemont法やMUSCLE型TVD法を用いた有限体積法による計算コードを開発し,二段楔を過ぎる衝撃波反射、90度直角コーナーを過ぎる衝撃波の回折問題、Log-Spiral型ダクト内の衝撃波収束問題に適用し,これまで実験的に観察されていた現象を計算面から確認し、実験的に観察されていないいくつかの新たな現象を見いだすことに成功している.(4)水中衝撃波のフォーカス:水中において回転楕円面の第一焦点で放電により衝撃波を発生させ、第二焦点に収束していく現象を、高速度カメラによる観測と、圧力計測から調べた。