温度場・濃度場同時計測システムの開発と融液晶析に伴う二重拡散対流の解析

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750658
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 山根 岳志 富山大学, 工学部, 助手 (60272895)
• Keywords: 二重拡散対流 / 同時計測 / 可視化 / レーザホログラフィー / LIF

Research Abstract

ひとつの系に対して屈折率場が可視化可能な「He-Neレーザによるレーザホログラフィー法」,および温度場が可視化可能な「Arレーザによるレーザ誘起蛍光法(LIF)」を併用した,水溶液の「温度場・濃度場の同時計測システム」を開発すべく,基礎研究を実施している.
ホログラフィー法において温度勾配と濃度勾配が共存する二重拡散対流場を対象とした場合,そこで得られる干渉縞は等屈折率線と一致し,また屈折率は温度と濃度によって決まるため,任意時間の局所濃度分布が干渉縞と実測された局所温度分布から算出可能である.干渉縞を定量化し算出された局所濃度分布について,別途行ったサンプリング法により求めた濃度と比較を行ったところ,両者の一致は非常に良好であり,本法による濃度計測の信頼性は高く,十分実用的であることが明らかとなった.
ホログラフィー法において局所温度を用いて局所濃度の算出がなされたことより,温度が場として得られるとき濃度場の算出が可能となる.そこで,LIFにより液相内温度分布の可視化と定量化について検討を行った.デジタルビデオカメラにて撮影されたローダミンBのLIF蛍光画像における三刺激値(RGB値)を解析した結果,蛍光に対してR値が最も支配的であり,また,これに直線的な温度依存性が確認されたことから,LIF蛍光画像のR値を発光強度に関する示温量とできることが明らかとなった.また,これを利用して蛍光画像の定量化(温度場の算出)が可能となった.

Research Products

• [Publications] 山根岳志,高田祐治,金田哲生,吉田正道,宮下尚: "ホログラフィー・LIFによる2層系二重拡散対流の可視化"化学工学会第65回年会発表講演要旨集. II. C215 (2000)
• [Publications] 山根岳志,中島栄次,吉田正道,宮下尚: "レーザホログラフィーを用いた2層系二重拡散対流の可視化"第37回伝熱シンポジウム発表講演要旨集. II. H216 (2000)
• [Publications] 山根岳志,吉田正道,宮下尚: "レーザホログラフィーを用いた2層系二重拡散対流の可視化"化学工学論文集. 27・2. (2001)
• [Publications] 山根岳志,吉田正道,宮下尚: "化学装置における種々の流体の流動状態に関する数値解析と可視化技術・化学工学シンポジウムシリーズ75"水平温度勾配による2層系二重拡散対流の可視化と数値解析. 10 (2001)