LIF(レ-ザ誘起けい光)を用いた希薄気体流の二次元温度場の可視化および計測

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02650131
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 新美 智秀 名古屋大学, 工学部, 助教授 (70164522)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤本 哲夫 名古屋大学, 工学部, 教授 (00023028)
• Keywords: LIF / ヨウ素 / 温度計測 / 二次元計測 / 可視化画像 / 高感度CCDカメラ / レ-ザシ-ト / 画像処理

Research Abstract

LIFを用いた希薄気体流の二次元温度場の可視化および計測の方法として,試料気体中に混入したヨウ素のLIFを利用した手法を開発たた。けい光強度は流れ場の密度,温度および照射するレ-ザ光の周波数に強く依存する。特に,温度は基底電子状態の各エネルギ準位に存在する分子の割合を決定するため,照射するレ-ザ光により励起電子状態への遷移を起こす分子の数と密接に関連している。したがった,波長の異なるレ-ザ光を流れ場へ入射した際には,流れ場の温度に依存してそのけい光強度が異なる結果となる。本研究では,波長の異なるレ-ザ光の照射による2つの可視化画像のけい光強度の比から温度が計測できることを示した。すなわち,けい光強度への密度依存性は,けい光強度の比をとることにより消去され,けい光強度の比は温度のみの関数となる。したがって,実験的に,けい光強度の比が求められれば,これから温度は一意に決定される。本研究では,この温度計測法を流れ場の温度変化の大きい,超音速自由噴流に適用し,よう素のX(V″=0)→B(V'=43)の遷移中の種々の吸収線の組合せについてその有効性を検証した。その結果,P(26)/R(28)とP(16)/R(18)の吸収線の組合せが最も温度計測に適しており,室温以下の温度場では±2Kの範囲で計測が可能であることがわかった。また,レ-ザ光をシ-ト状にし,高感度CCDカメラを用いることで二次元的な温度計測を可能にした。
また,温度場の疑似カラ-グラフィック表示のためのソフトウェアも開発し,温度場の可視化に関するその有効性を確認した。

Research Products

• [Publications] 新美 智秀: "LIF法による可視化画像を用いた希薄気体流の温度計測法の開発(波長の異なる二つのレ-ザ光を用いた温度計測)" 日本機械学会論文集. B56ー529. 2608-2615 (1990)
• [Publications] TOMOHIDE NIIMI: "Method for Planar Measurement of Temperature in Compressible Flow Using TwoーLine LaserーInduced Iodine Fluoresence" Optics Letters. 15ー16. 918-920 (1990)
• [Publications] 新美 智秀: "対向する超音速自由噴流の可視化と構造解析" 可視化情報. 10ーSuppl.29-34 (1990)
• [Publications] 新美 智秀: "PLIF法による希薄気体流の二次元温度場の可視化" 可視化情報. 10ーSuppl.35-40 (1990)
• [Publications] 新美 智秀: "LIF法による希薄気体流の二次元温度場計測" 流体熱工学研究. 25ー2. 53-61 (1990)
• [Publications] TOMOHIDE NIIMI: "Development of a CAFV System for rhe Gas Dynamics(Synthesis of Visualized Pictures at Arbitrary Cross Sections)" Flow Visualization V,Hemisphere Publishing. 1. 240-247 (1990)
• [Publications] TOMOHIDE NIIMI: "Planar Measurement of Temperature in Rarefied Gas Flow by LIF Images" Proc.17th Int.Symp.on Rarefies Gas Dyn.,VCH Verlagesellschaft. 1. 1482-1489 (1991)
• [Publications] 新美 智秀: "希薄気体流の温度計測(PLIFによる2次元温度計測)" 伝熱研究. 30ー117. 118-126 (1991)
• [Publications] 新美 智秀: "LIF法による気体流の三次元構造解析システム" 流体熱工学研究. 26ー1. 35-43 (1991)
• [Publications] 新美 智秀: "LIF法による対向する超音速自由噴流の構造解析" 日本機械学会論文集. B57ー539. 2233-2238 (1991)