2014 Fiscal Year Annual Research Report
液相乱流濃度場に対するin-situ射光/受光併用超高分解能LIFプローブの開発
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25630052
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
酒井 康彦 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20162274)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久保 貴 名城大学, 理工学部, 准教授 (20372534)
寺島 修 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50570751) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 流体工学 / 光ファイバ / LIF / 濃度計測 / 高シュミット数 / 拡散 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度の研究は平成25年度終了時に立てた今後の研究の推進方策に基づき，遂行された．以下にその概要を示す．
１．大型水槽および新規開発プローブによる軸対称噴流拡散場における濃度計測：平成25年度に製作した大型水槽を用いて，蛍光染料に対する軸対称噴流拡散場を対象として，従来の計測技術(対向型光ファイバプローブ）と新型光ファイバLIFプローブにて計測し，それによって得た計測結果を比較した．新型光ファイバLIFプローブについては，レーザービームの焦点付近から発する蛍光を照射ファイバとは別のファイバで受光する場（Case1)と，同じファイバで受光する場合（Case2)の2種類調べた．その結果，Case2の方が，約2.5倍高い周波数の変動を捕らえることができ，空間分解能がCase1よりよくなっていることがわかった．空間分解能はビーム焦点径が約60μm程度であることから，従来の対向型光ファイバプローブに比し，飛躍的な分解能向上は実現できなったが，低侵襲性，簡易計測については，大きな改善が成された．
⑤普遍平衡領域の存在の有無の証明と微小空間での拡散混合現象の解明とモデル化：本研究では，高シュミット数物質拡散場について慣性対流小領域よりも高波数帯域に存在すると予測されている粘性対流小領域での濃度場計測を目標としていたが，今回開発されて光ファイバプローブでは，光ファイバ端面から400μmはなれた場所に焦点があり，そのビーム焦点径は60μm程度であった．この場合の空間分解能は，テイラーマイクロスケールの1/4程度ではあったが，コルモゴロフスケール（10μm程度）には達しなかった．今後の課題は，光ファイバ径自身をさらに細くし，かつ先端形状を工夫すること，かつより強力な光源を使用することなど，従来よりも先進的な改良を行うことにより，本研究の当初の目的を達成することである．
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