PIV機能を有するレーザ干渉粒子径測定法の開発改良と噴霧流の流動解析

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450078
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 前田 昌信 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (90051466)
• Keywords: レーザ計測 / 噴霧流 / 粒径測定 / 画像処理 / 速度計測

Research Abstract

混相流体の流動解析に粒子画像流速計(PIV)を適用する際には、空間にベクトルフィールドを見る手法では粒子径の情報が欠落しているために力学的に影響を与える分散相の粒子であるか、または連続相の流体を追うトレーサに用いられる粒子であるかなどの区別はつかない問題が存在する。本研究ではレーザ干渉による粒径の測定法として、PIV(PTV)に用いられる巾の薄いレーザシート照射に対して約50度の傾きをもって液滴の画像を採取することにより表面から反射してくる光と内部で屈折反射して来る光の干渉で粒子画像に干渉縞を得、縞数により粒径を得る方法を開発することを目的としている。本年度は、小型30HzパルスYAGレーザと高解像度のデジタルカメラを用いて粒子の像を撮り、オンライン計測システムの構築を行った。最適な干渉縞があらわれる条件を、光線追跡法により数値的に明らかにし、さらに実験的にレーザ光強度、レーザシート光の厚みの最適化を行った。粒子像の撮像に関してはシリンドリカルレンズを用いた光学的な圧縮法を新たに開発した。信号処理に関しては、自動スキャニング粒子弁別のソフトウエアの構築を行い、1平方センチメートル当たり数百個の粒子径の測定が可能となった。一流体噴射弁より噴霧される定常流動場に本システムを適用させ、粒径の測定濃度の検討を行い、十分に実用性のある計測システムであることを確認した。

Research Products

• [Publications] 小林俊弘,染谷光男,川口達也,菱田公一,前田昌信: "干渉画像法による噴霧液滴径の空間分布計測"第36回日本伝熱シンポジウム講演論文集. (2000)
• [Publications] Toshihiro KOBAYASHI,Tatsuya KAWAGUCHI and Masanobu Maeda: "Measurement of Spray flow by and Improved Interferometric Laser Imaging Droplet Sizing(ILIDS)System"Proc.of tenth international symposium on applications of laser techniques to fluid mechanics. (2000)