| 研究課題/領域番号 |
01850119
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| 研究種目 |
試験研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
水工学
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
日野 幹雄 東京工業大学, 工学部, 教授 (30016323)
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| 研究分担者 |
福西 祐 東北大学, 工学部機械工学科, 助教授 (60189967)
太田黒 俊夫 計算流体研究所, 実験研究部長
大田黒 俊夫 計算流体研究所, 実験研究部, 実験研究部長
宏永 勝治 日本科学工業(株), 製造部, 取締役製造部長
広永 勝治 日本科学工業(株), 製造部, 取締役部長
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| 研究期間 (年度) |
1989 – 1990
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| 研究課題ステータス |
完了 (1990年度)
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| 配分額 *注記 |
10,200千円 (直接経費: 10,200千円)
1990年度: 4,900千円 (直接経費: 4,900千円)
1989年度: 5,300千円 (直接経費: 5,300千円)
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| キーワード | 密度計 / レ-ザ- / 密度流 / 非接触計測 / インバ-ジョン法 / 逆推定 / レ-ザ-塩淡密度計 / マルカット(Marquardt)法 / 光屈折 / スネルの法則 |
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| 研究概要 |
本研究は、流れている密度変化をもつ液体中にレ-ザ-光を照射するとき、その光路が流体の密度変化に応じて屈折するという普通は好ましくない性質を逆に利用して、流れの密度場を非接触で空間的に推定しようとするものである。
第一年度(平成元年度)は、ソフト面では本研究の原理の可能性を実証するために、静止した成層密度場計測を目的とした算出プログラムの作成作動確認を行った。ハ-ド面では、極微小な射出位置の変化を100μmオ-ダ-まで検出し、オンラインで連続記録する電子回路機器を試作した。
第二年度(平成二年度)は、前年度の研究を更に進め、a)二層密度流中の内部波の波形推定、b)三次元的な連続成層場の密度場の逆推定のための密度計測法の研究を行った。そのため、密度場を様々な任意関数形(高次ベキ級数、2次元フ-リエ級数、密度流場の直交関数)で表現し、その関数形に含まれるいくつかの任意係数の値を仮定し、密度と屈折率の関数を用いてレ-ザ-の光路微分方程式を解き、レ-ザ-光の射出位置の計算値と実測位置の二乗和を最小にするまで、密度場関数中の係数の正しい値をMarquardt法による操り返し計算により逆推定した。当然のことながら、密度場が複雑になるにつれて、同定すべきパラメ-タ数が増加し、また収束計算にも時間を要するが、孤立峰周りの密度流場ような複雑な密度場も、かなり正確に逆推定しうることを確認した。一方、レ-ザ-光の射出点の検出には、当初予定していたCCDカメラに替えてPSD(Position Sensing Device)を使用することにより、検出点位置の読み取り精度を増すと共に、検出時間を大幅に向上させることを可能にした。また高速回転ミラ-と多段配置の反射ミラ-(方向変向ミラ-)により、レ-ザ-光の射出方向、従がって逆推定のための情報量を増やすことができた。
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