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Progressive improvement in the dynamic characteristics of thermofluid sensors by adaptive response compensation techniques and its application to the visualization of velocity and temperature fields

Research Project

Project/Area Number 16K06117
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Thermal engineering
Research InstitutionNagoya Institute of Technology

Principal Investigator

TAGAWA Masato  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80163335)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords熱流体計測 / 可視化計測 / 温度センサ / 熱電対 / 熱線流速計 / 画像計測 / 温度分布 / 速度分布 / 温度場 / 速度場 / 時定数 / 熱工学 / 流体工学 / 画像
Outline of Final Research Achievements

A novel measurement technique called a “fluid temperature-field scanner” has been developed. This technique enables us to visualize the spatial temperature distribution of a non-isothermal fluid flow by tracking the trajectory of a rod-like probe equipped with many temperature sensors by using a high-speed CCD camera. The key technique is an adaptive response-compensation scheme by which the response lag of the temperature sensors can be adequately compensated to reconstruct the temperature profile accurately.
Furthermore, a new measurement technique to visualize the spatial “velocity” distribution of an inhomogeneous flow field has been proposed. In the same manner as the fluid temperature-field scanner, a two-dimensional velocity profile can be visualized quantitatively. The rod-type probe consists of ten hot-wires operated by the constant-temperature anemometers. It is demonstrated that an inhomogeneous velocity field of an air jet flow can be visualized readily and accurately.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

気流の速度や温度の分布をその場で簡単に可視化できれば,熱流体が関与する機器の開発設計や性能評価に役立つだけでなく,機器の設置や設定等の様々な場面で有用な情報を得ることができる.熱電対,抵抗線,サーミスタ等の温度センサや熱線流速計は接触法ではあるが,散乱粒子や蛍光物質等を流体中に導入する必要がなく,安全かつ簡便に計測できる点で優れている.このようなことが背景にあり,レーザ応用計測などの高価で複雑なシステムによらずに熱流動を簡便に可視化できる計測法を実現することは,熱流体機器の研究開発のスピードを高めるだけでなく,点検や整備などの日常業務の効率向上と負荷軽減にも大きく寄与する期待される.

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2018 2017 2016

All Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Presentation] マイクロ風向風速センサによる乱流境界層における2成分乱流計測2018

    • Author(s)
      小川 美沙,吉田 峻,保浦 知也,田川 正人
    • Organizer
      日本機械学会 2018年度年次大会,2018年9月9日~9月12日,関西大学
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 流体速度場スキャナによる乱流噴流の可視化計測2018

    • Author(s)
      岩田 みゆう,杉山 周平,保浦 知也,服部 博文,田川 正人
    • Organizer
      日本機械学会 2018年度年次大会,2018年9月9日~9月12日,関西大学
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] サブミクロン冷線による乱流温度変動の高精計測関する研究2018

    • Author(s)
      成井 礼,保浦 知也,田川 正人
    • Organizer
      日本機械学会熱工学コンファレンス 2018,2018年10月20日~10月21日,富山大学
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 流体温度場スキャナによる加熱噴流の空間温度分布のリアルタイム計測;熱工学コレクション20182018

    • Author(s)
      浅岡 諭史, 保浦 知也, 田川 正人
    • Organizer
      日本機械学会熱工学コンファレンス 2018,2018年10月20日~10月21日,富山大学
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 流体スキャナによる非等温気流の速度と温度の可視化計測2018

    • Author(s)
      保浦知也,杉山周平,田川正人
    • Organizer
      日本機械学会東海支部第67期総会講演会,3/13-3/14,名古屋(名古屋大学)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 流体速度場スキャナによる時間平均速度分布の高精度測定2018

    • Author(s)
      岩田みゆう,杉山周平,保浦知也,田川正人
    • Organizer
      TOKAI ENGINEERING COMPLEX 2018 (TEC18), 3/12,名古屋(名古屋大学)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 細線温度センサにおけるプロング時定数の実験的評価2017

    • Author(s)
      白井大地・保浦知也・田川正人
    • Organizer
      日本機械学会 東海支部 第66期総会・講演会
    • Place of Presentation
      静岡大学 浜松キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-14
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] マイクロ風向風速センサによる2成分乱流速度測定2017

    • Author(s)
      吉田峻, 保浦知也, 田川正人
    • Organizer
      第15回日本流体力学会中部支部講演会,12/1,名古屋(名古屋工業大学)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 微気象観測のための超小型風向風速センサの開発2017

    • Author(s)
      丹羽幸佑, 保浦知也, 田川正人
    • Organizer
      日本気象学会中部支部研究会,11/27-11/28,岐阜(岐阜大学)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 流体速度場スキャナによる気流速度分布の可視化計測2017

    • Author(s)
      杉山周平, 保浦知也, 田川正人
    • Organizer
      日本機械学会2017年度年次大会, 9/3-9/6,埼玉(埼玉大学)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 細線温度センサにおけるプロング時定数の実験的評価と応答補償2017

    • Author(s)
      保浦知也, 白井大地, 田川正人
    • Organizer
      第54回日本伝熱シンポジウム, 5/24-5/26,さいたま
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 流体温度場スキャナの実用化に向けた課題と改善2017

    • Author(s)
      白井大地, 保浦知也, 田川正人
    • Organizer
      日本伝熱学会東海支部講演会,12/16, 名古屋(名古屋工業大学)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] A Visualization Technique for Two-Dimensional Velocity Profiles using Newly-Developed Fluid Velocity-Field Scanner2017

    • Author(s)
      T Houra and M. Tagawa
    • Organizer
      Proceedings of the 11th Pacific Symposium on Flow Visualization and Image Processing, 1-3 December 2017, Kumamoto, JAPAN
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Improvement Of The Fluid Temperature Scanner For Practical Use2016

    • Author(s)
      Tomoya Houra, Hiroki Tomita and Masato Tagawa
    • Organizer
      Proceedings of the 4th International Forum on Heat Transfer
    • Place of Presentation
      Sendai, Japan
    • Year and Date
      2016-11-02
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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