蒸気爆発の可視化法と微粒子生成過程への応用

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蒸気爆発を利用して微細粒子を生成することが期待されている.燃焼場での液体粒子のマイクロエクスプロジョンや低沸点物体のフラッシュボイリング現象が従来から知られている.また溶融金属からの微粒子生成にも同様の現象のあることが予想されている.これら現象の解明には様々な研究手法が提案されているが可視化法の提案は少ない.本研究は極短時間の非定常性の強い現象の可視化を行うための新しい概念による疑似高速撮影装置の試作と応用を目的としている.第1年度に試作を行った疑似高速撮影装置の改良を行った。前年度まで利用した10^<-6>秒前後のマイクロフラッシュ光源にかえて10^<-9>秒の極短時間発光光源を考案した.即ち,窒素レーザーを励起光源とするダイレーザーにより実測1ナノ秒光源とし,さらに、窒素レーザー電源に外部トリガー端子を設けることにより現象との同期が容易となり高速現象の瞬間画像の取得が容易となった.液状ブタンを高圧(〜1.9MPa)加圧しての噴射時に適用し,蒸気層と粒子層の撮影に成功した.この噴霧流は高速に近いことから従来の高速撮影装置では粒子像が流れ,静止状態での粒子の撮影は不可能であったが試作機器では個々の粒子の静止画の撮影が可能となった.また,試作機器と同一原理のビディオ信号取得用ボードとバンドパスフィルターとの組み合わせにより、プラズマト-チによる金属の微粒化プロセスの可視化と同時に2波長法によるプラズマ温度の非接触測定法を考案し2,000度から15,000度に相当する温度分布を計測した。