2012 Fiscal Year Annual Research Report
音が見える超高速大型位相シフト干渉計開発と乱流温度境界層の定量計測
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23656142
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
圓山 重直 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (80173962)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小宮 敦樹 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (60371142)
守谷 修一 東北大学, 流体科学研究所, 技術専門職員 (30400419)
岡島 淳之介 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (70610161)
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| Keywords | 熱工学 / 対流 / 干渉計 / 温度境界層 |
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| Research Abstract |
平成25年度はこれまで構築してきた大型干渉計システムを風洞へ組み込んだ。本干渉計システムの特徴としては、風洞中にある物体周りの流れ場を計測するための3次元光路、大きな視野を獲得するための大型凹面鏡と専用の光路補正レンズ、そして高速度現象を取得するための位相シフトケスタープリズムと画像処理である。位相シフトケスタープリズムとは1つの光束を4つの光束へ分解するプリズムであり、出射口に偏光板を取り付けることにより位相シフトデータ獲得に必要な3種類の干渉縞を得ることができる。そして、風洞から発生する振動などの諸問題を取り除き、流れ場に置かれた加熱物体周りの温度境界層の計測に成功した。
加熱物体として、円柱と平板を選択しさらに詳細に計測システムの検証を行った。トリッピングワイヤを取り付けた円柱周りの温度境界層を観察し、トリッピングワイヤによる乱流遷移を確認した。円柱周りの境界層を干渉縞によって観察することが可能であることを示した。さらに円柱周りの圧力場を検出可能であることが明らかになった。圧力場の変動が干渉縞へ与える影響は小さく、位相シフト技術を導入することで検出が可能になる。圧力場の検出が可能であることにより音場の計測の可能性を示した。また、加熱平板周りの温度場計測においては、位相シフトデータを取得することにより、温度境界層内の温度分布の取得に成功した。さらにプラントル数による補正を行い、速度境界層内の速度分布の推定を行った。
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