1996 Fiscal Year Annual Research Report
レーザ・グラディエント・メータによる局所壁面せん断応力測定法の開発
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07555382
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| Section | 試験 |
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
益田 重明 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (90051664)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小尾 普之介 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (80233609)
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| Keywords | wall shear stress / laser gradient meter / optical measurement / turbulent flow |
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| Research Abstract |
局所壁面せん断応力の瞬時値をレーザーを用いて非接触で測定する新しい方法を開発し、様々な流れ場への適用が可能な、柔軟性に富んだシステムを確立することを目的として、本年度は以下のことを行った。このシステムはLDVの原理を応用した光学的手法で、散乱粒子の通過位置の情報を必要とせずに、壁面上の速度勾配の瞬時値を測定できるという利点がある反面、低データレートのために長時間サンプルを必要とし、測定中における光学系の狂いが測定データの安定性に致命的な影響を及ぼす。
(1)基本構成の完成と計測精度の評価
前年度までに確認した動作原理に基づき、実用化に向けて装置固有の誤差要因ならびに、精度を保償するためのハードウェアー構成について検討した。次に完全発達したチャンネル乱流において壁面せん断応力の統計量を測定し、高次モーメントを含む種々の統計量に対して従来の計測法に比べて高い精度が得られることを確認した。ただし送光部の構成要素が剛結合のため測定中に光軸調整の狂いが生じたり、また測定部への取り付けも従来の方法に比べて困難であるなどいくつかの欠点も明らかになった。
(2)送光部の光ファイバー化による適用性の向上とその評価
次に上記の欠点を改善するために送光部に光ファイバーを導入した。最も困難だった点はファイバー側面の高精度研削加工による光軸間距離の確保であった。この問題を解決した結果、システムのロバスト性の向上が確認され、長時間に渡る安定したデータサンプルが可能になった。
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[Publications] S.Obi et al.: "Experimental study on the statistics of wall shear stress in turbulent channel flows" International Journal of Heat and Fluid Flows. Vol17.No.3. 187-192 (1996)
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[Publications] 古川貴之他3名: "チャネル乱流の局所壁せん断応力の統計量" 第33回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 19-20 (1996)
