高強度乱れ場の空間微細構造計測のための焦点間隔可変式2焦点LDVの開発

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06555061
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 城戸 裕之 九州大学, 工学部, 教授 (50037959)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中島 健四郎 九州大学, 工学部, 助手 (60037869) ; 北川 敏明 九州大学, 工学部, 助教授 (40214788)
• Keywords: 2焦点LDV / 乱れ場 / 乱れの空間スケール

Research Abstract

「高強度乱れ場の空間微細構造計測のための焦点間隔可変式2焦点LDVの開発」研究の初年度である本年度は、焦点間隔可変式2焦点LDVシステムの確立と、風洞内定常乱れ場の測定によるその性能確認を行った。
焦点間隔可変式2焦点LDVシステムでは、1本のレーザビームからデュアルビーム方式の焦点を2組形成するために、1焦点あたりのレーザパワーが半減する。また、最短1mm以下の近接した2焦点からのドップラー信号を独立して受光する必要から、受光部に光ファイバーを用いている。このようなことから、ドップラー信号の強度、S/N比が低下する。そこで、新規設備であるLDV用信号処理器を用いて、ドップラー信号の自己相関から有効な信号を取り出す処理を行った。これにより、データレートの増加、信号処理信頼性の向上が可能となった。また、光学系においても、受光部の光ファイバ入力部にクロストークを防止するためのピンホールの設置や、ファイバへの信号の入射角度の適正化など改良を行い、データレートの増加を図った。以上の結果から、周波数シフタ使用時においても、3kHz以上の高いデータレイトが得られるようになった。
つぎに、高強度乱れ場の測定のためのシステムの性能確認として、比較的測定の容易な風洞を用いた2点同時流速測定を行った。その結果、このシステムにおいて、乱れのスケールを空間相関係数から直接測定できることが明らかとなった。さらに、直接求められたスケールは、従来から行われている時間相関関数からの概算によるスケールとは異なることも明らかとなった。
以上の結果を踏まえて、現在、高強度乱れ場の測定を開始したところである。