高感度感圧塗料を用いた高精度・高時間応答性壁面上圧力分布計測システムの開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555047
• Research Institution: KYUSHU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 益田 光治 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 教授 (40038097)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松本 尚之 石川島播磨重工業株式会社, 基盤技術研究所, 研究員 ; 半田 太郎 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助手 (30284566) ; 青木 俊之 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助教授 (20150922)
• Keywords: 感圧塗料 / PSP / 圧力計測

Research Abstract

感圧塗料は機能性塗料の一種で,この塗料に外部から紫外光を照射すると塗料を構成している分子が励起され,失活するときに燐光を発する.このとき燐光は塗料に接している気体中の酸素による消光作用をうけるため,酸素分圧が高いほど燐光強度は低くなる.このことを利用し,塗料を非測定物体の表面に塗布し,外部から紫外光を照射して,塗料の発する燐光強度を観測することにより,物体表面上の圧力分布を計測することができる.本研究は,この感圧塗料に関し,励起光強度と燐光強度の関係を始め,時間応答特性や気流温度と塗布面温度との関係など圧力測定上問題となる点を明らかにし,感圧塗料を実用レベルまで立ち上げることを目的とする.本研究においては,感圧塗料PtOEP, PtTFPP, H2TFPP, H2TCPPをTLCプレート上に塗布した実験を行い,これまでに次の結果を得ている.
(1)現在,パルス光源に対する燐光強度の応答特性は全くわかっていない.このことが,ターゲットが高速で飛翔する実験において,ある瞬間のターゲット表面圧力を感圧塗料により測定することを不可能にしている.そこで,本研究では,励起光源にパルス幅の短い(7ns)Nd : YAGレーザーの第三高調波(355nm)を使用し,パルス光に対する塗料の発光応答特性を明らかにした.
(2)気流の圧力が瞬間的に変化する場合の燐光強度特性を明らかにするため,衝撃波菅(既設)を用いた実験を行い,入射衝撃波通過時の圧力変化を利用して塗料の過渡応答特性を明らかにした.
(3)衝撃波菅で得られる接触面通過前後の温度差を利用し,気流の温度と塗装面の温度が異なる場合の圧力-燐光強度特性特性を明らかにした.

Research Products

• [Publications] 半田太郎: "感圧塗料の温度依存性および時間応答特性に関する研究"日本機械学会論文集 B編. 68・669. 68-74 (2002)
• [Publications] T.Handa: "Three-Dimensional Structure of Normal Shock Wave/Turbulent Boundary Layer Interaction in a Rectangular Duct by a Laser-Induced Fluorescence Method"九州大学総合理工学報告. 24・2. 179-185 (2002)
• [Publications] 權眞卿: "先細ダクトを通る二つの亜音速流れの合流による複合チョーク"日本機械学会論文集 B編. 68・675. 2960-2967 (2002)
• [Publications] T.Handa: "Formation of multiple shocklets in a transonic diffuser flow"Shock Waves. 11・6. 423-430 (2002)