Two-dimensional optical measurement of waves on liquid lithium jet simulating IFMIF target flow

IFMIFターゲット流を模擬した液体リチウムジェット流上の表面波の二次元光学計測

伊藤 和宏*; 伊藤 太郎*; 久木田 豊*; 小寺沢 宏之*; 近藤 浩夫*; 山岡 信夫*; 堀池 寛*; 井田 瑞穂; 中村 秀夫  ; 中村 博雄; 室賀 健夫*

Ito, Kazuhiro*; Ito, Taro*; Kukita, Yutaka*; Koterazawa, Hiroyuki*; Kondo, Hiroo*; Yamaoka, Nobuo*; Horiike, Hiroshi*; Ida, Mizuho; Nakamura, Hideo; Nakamura, Hiroo; Muroga, Takeo*

高エネルギービームのターゲットとして提案されている液体リチウムジェットの表面に生じる波の形状を、単一のレーザー光のジェット表面からの反射を利用して計測した。表面波の局所の傾斜について、流れ方向及び流れと垂直方向の成分を計測し、最小自乗法による三角関数フィッティングを行うことで計測限界による信号の一部欠損を補った。さらに、波形を線形表面張力波に対する分散関係に基づいた波の位相速度から予測した。ジェット表面の波の伝播方向も、波の表面の傾斜の積分から得られる振幅が流れの方向と流れに垂直な方向で合理的に一致すると仮定することで求めた。これらの結果から、ジェットの流速が1.2m/sの時、計測地点での表面波は傾斜が0.32rad,波長4.2mm、振幅は0.06mmの斜め波であると同定した。

Waves on a liquid-lithium jet flow, simulating a proposed high-energy beam target design, have been measured using an optical technique based on specular reflection of a single laser beam on the jet surface. The streamwise and spanwise fluctuations of the local free-surface slope were least-square fitted with a sinusoidal curve to makeup the signals lost due to the constriction in the optical arrangement. The waveform was estimated with an assumption that wave phase speed can be calculated using the dispersion relation for linear capillary gravity waves. The direction of propagation on the jet surface was also evaluated so that the wave amplitudes, calculated by integral of slope angle signal, agree consistently in streamwise and spanwise direction. These measurements and analyses show that the waves at the measurement location for a jet velocity of 1.2 m/s can best be represented by oblique waves with an inclination of 0.32 rad, a wavelength of 4.2 mm and a wave amplitude of about 0.06 mm.