2016 Fiscal Year Annual Research Report
New approach to higher accurate measurement technique of the wall shear stress on moving obstacles by photographic images
| Project/Area Number |
15K13871
|
|---|
| Research Institution | Yamaguchi University |
|---|
Principal Investigator |
望月 信介 山口大学, 創成科学研究科, 教授 (70190957)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 博貴 山口大学, 創成科学研究科, 助教 (10626873)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 流体計測 / 壁面せん断応力 / 非接触計測 / 感温液晶 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、感温液晶と画像計測技術により壁面せん断応力の計測技術を開発することである。この技術は風車翼面上などの回転機械などにおいて、ワイヤレスにより流れの特性量を計測する技術を提供する。はく離防止、抵抗低減や騒音抑制技術に対する寄与が期待される。
初年度の研究は予想以上に進展し、適切な較正に基づき壁面せん断応力の値を計測できること、物理法則に基づく相似性の可能性が示唆された。壁面せん断流の壁近傍における輸送現象においてみられる1/3乗法則の成立が確認された。それらにより、実用性および汎用性の可能性が得られた。２年目においては、関係する物理法則の確認のため、伝熱現象との関係が実験的に調査された。加熱した壁面における伝熱量と感温液晶による壁温度の計測を同時に行い、既知の壁面せん断応力との関係を調査した。物理現象に基づく解釈を加えることで条件に依存しない壁温度‐壁面せん断応力の関係を導くためである。
壁温度の壁面せん断応力との較正曲線において、伝熱量を加えた議論を行い、強制対流に基づく議論を行うことで周囲温度に依存しない結果を得ることに成功した。空気温度と壁温度との差に基づく伝熱における熱伝達率と運動量の輸送と解釈される壁面せん断応力とのアナロジーがあることを確認できた。
また、実用性を考慮して初年度に得られた障害物を利用した手法を展開させた。具体的には障害物形状を円形とし、それを感温液晶の上に置いた。感温液晶表面には流れの方向を示す温度の分布と壁面せん断応力とのアナロジーに基づく較正曲線を得るための温度変化が生じ、CCDカメラで撮影可能であった。それにより、流れの方向と壁面せん断応力の大きさとを同時に計測することに成功した。
|
