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パラメトリック効果を用いた非接触型流速分布計測法に関する研究

Research Project

Project/Area Number 14J11897
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nuclear engineering
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

塚田 圭祐  東京工業大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords空中超音波 / 蒸気 / 超音波流速分布計測法 / 音響透過率 / ガイド波 / 非接触計測 / 溶融塩 / 周波数分散性 / パラメトリック効果 / 蒸気流計測
Outline of Annual Research Achievements

蒸気に対する超音波流速分布計測法の適用可能性を検証することを目的とした.蒸気の流速分布計測では,前年度開発した低周波曲率超音波センサを使用した.蒸気計測にあたり,超音波流速分布計測法で必要とされる反射体として,蒸気中に存在する凝縮により発生した水滴に注目した.凝縮水滴は蒸気を送る際の配管からの熱損失により発生し,一般的には湿り蒸気環境下ですることが知られている.そのため,本計測システムの有効性を検証するために大気中への蒸気噴流の計測を行った.蒸気噴流計測では,現有の蒸気流路を使用し渦流量計との比較計測を実施した.計測には前年度開発した低周波曲率センサを使用した.低周波センサは気体中での超音波の減衰を抑え計測可能距離を向上させる,一方で,流速分布計測においては空間分解能の低下の一因となる.そこで,空間分解能を向上させるためにパルス繰り返し周波数を2 kHzに設定し,デジタイザのサンプリングレートを100MS/sと比較的高速にすることで計測可能とした.しかしながら計測結果では,超音波センサの特性により,曲率の方向に対して直交する方向における超音波ビームの広がりに起因するエコー信号により,誤計測する課題が見つかった.そこで,信号処理により誤計測結果を排除するために,エコー信号の強度をもとにデータの信頼性を評価するフィルタを実装した.フィルタの適用により,誤計測結果が排除され平均流速分布計測結果から,噴流の構造を特徴づけることができた.計測結果では,蒸気噴流における境界層の発達が観測され速度の標準分散が大きくなる箇所では周りの空気を巻き込む渦の存在が確認された.以上から,超音波による蒸気流速分布計測の可能性を示すことができた.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Flowrate measurement on metal pipes by air-coupled ultrasound2016

    • Author(s)
      Keisuke TSUKADA and Hiroshige KIKURA
    • Journal Title

      International Journal of Computational Methods and Experimental Measurements

      Volume: 4 Issue: 4 Pages: 583-593

    • DOI

      10.2495/cmem-v4-n4-583-593

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Study on Velocity Profile Measurement of Saturated Steam Jet Flow by Air-coupled Ultrasound2016

    • Author(s)
      Keisuke Tsukada
    • Organizer
      The 5th International Symposium on Innovative Nuclear Energy Systems
    • Place of Presentation
      Tokyo
    • Year and Date
      2016-10-31
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 空中超音波流速分布計の蒸気噴流適用に向けた基礎研究2016

    • Author(s)
      塚田圭祐
    • Organizer
      日本混相流シンポジウム2016
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2016-08-08
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Study of Steam Flow Velocity Measurement using Focused Air-Coupled Ultrasonic Velocity Profiler2016

    • Author(s)
      Keisuke TSUKADA
    • Organizer
      The 17th International Symposium on Flow Visualization
    • Place of Presentation
      Tennessee, USA
    • Year and Date
      2016-06-19
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高温金属配管の蒸気流量計測に向けた超音波ビームフ ォーカシングに関する研究2016

    • Author(s)
      塚田圭祐
    • Organizer
      第21回動力・エネルギーシンポジウム
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2016-06-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 曲率センサを用いたクランプオン式超音波蒸気流量計の開発2015

    • Author(s)
      梅沢修一,杉田勝彦,相羽大樹,塚田圭祐,川口達也,木倉宏成
    • Organizer
      日本機械学会 2015年度年次大会
    • Place of Presentation
      北海道大学 工学部
    • Year and Date
      2015-09-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Clamp-on Steam Flowmeter Based on Ultrasonic Tuft Method2015

    • Author(s)
      Taiki AIBA Keisuke TSUKADA, Tatsuya KAWAGUCHI, Hiroshige KIKURA, Katsuhiko SUGITA and Shuichi UMEZAWA
    • Organizer
      International Nuclear Science, Technology and Engineering Conference 2015
    • Place of Presentation
      Negeri Sembilan, Malaysia
    • Year and Date
      2015-08-17
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] クランプオン式蒸気流量計開発に向けた金属配管の超音波伝搬性能に関する検討2015

    • Author(s)
      相羽大樹,塚田圭祐,都築宣嘉,川口達也,木倉宏成,杉田勝彦,梅沢修一
    • Organizer
      第20回 動力・エネルギー技術シンポジウム
    • Place of Presentation
      東北大学工学研究科 青葉記念館
    • Year and Date
      2015-06-18
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Non-Intrusive Measurement of Steam Flow Rate in a Steel Pipe by Means of a Clamp-On Ultrasound Flow meter2015

    • Author(s)
      Tatsuya KAWAGUCHI, Taiki AIBA, Keisuke TSUKADA, Nobuyoshi TSUZUKI, Hiroshige KIKURA, Katsuhiko SUGITA, Shuichi UMEZAWA
    • Organizer
      9th International Symposium on Fluid Flow Measurement
    • Place of Presentation
      Virginia, USA
    • Year and Date
      2015-04-12
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of the clamp-on ultrasound flow meter for steam in pipe2014

    • Author(s)
      Tatsuya Kawaguchi, Keisuke Tsukada, Hiroshige Kikura, Katsuhiko Tanaka, Shuichi Umezawa
    • Organizer
      10th International Topical Meeting on Nuclear Thermal Hydraulics, Operation and Safety
    • Place of Presentation
      Okinawa Convention Center, Ginowan, Okinawa
    • Year and Date
      2014-12-14 – 2014-12-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 空中超音波による蒸気流速分布計測に向けた基礎研究2014

    • Author(s)
      塚田 圭祐,都築 宣嘉,木倉 宏成
    • Organizer
      第92期日本機械学会流体工学部門講演会
    • Place of Presentation
      富山大学五福キャンパス,富山市,富山県
    • Year and Date
      2014-10-25 – 2014-10-26
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Study of Flow Measurement by Air-coupled Ultrasound2014

    • Author(s)
      Keisuke TSUKADA, Nobuyoshi TSUZUKI,Hiroshige KIKURA
    • Organizer
      9th International Symposium on Ultrasonic Doppler Method for Fluid Mechanics and Fluid Engineering
    • Place of Presentation
      University of Strasbourg, Strasbourg, France
    • Year and Date
      2014-08-27 – 2014-08-29
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 蒸気流量の非破壊・非接触モニタリングのための超音波流量計に関する基礎研究2014

    • Author(s)
      塚田圭祐, 川口達也,木倉宏成,田中勝彦,梅沢修一
    • Organizer
      日本混相流学会 混相流シンポジウム2014
    • Place of Presentation
      かでる2・7,札幌市,北海道
    • Year and Date
      2014-07-28 – 2014-07-30
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 流量計測装置および流量計測方法2015

    • Inventor(s)
      梅沢修一,杉田勝彦,川口達也,木倉宏成,塚田圭祐,相羽大樹
    • Industrial Property Rights Holder
      梅沢修一,杉田勝彦,川口達也,木倉宏成,塚田圭祐,相羽大樹
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2015-230104
    • Filing Date
      2015-10-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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