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光ファイバLIF法による微小スケール物質拡散場の計測と統計法則の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16656063
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 流体工学
研究機関名古屋大学

研究代表者

酒井 康彦  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20162274)

研究分担者 古畑 朋彦  群馬大学, 工学部, 助教授 (80261585)
久保 貴  名古屋大学, エコトピア科学研究科, 助手 (20372534)
研究期間 (年度) 2004 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
4,200千円 (直接経費: 4,200千円)
2005年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2004年度: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
キーワード物質拡散場 / 乱流 / 高シュミット数物質 / 粘性対流小領域 / 微小スケール混合 / レーザー誘起蛍光法 / 確率密度関数分布 / レーザードップラー流速計
研究概要

前年度に引き続き,微細スケール変動濃度計測システムの開発および関連する実験装置の製作を行った.前年度に開発・購入した計測システムは光ファイバ型LIFマイクロ計測システム〔(株)三弘製;製品名 定点蛍光光強度時間分析測定装置〕である.当初の計画では,光源として半導体レーザー(波長488nm)を使用し,レーザー光を光ファイバで伝送した後,可動式照射光学系によって数μm以下のスケールの検査部に絞り込み,そこで発せられた蛍光を別の可動式測定用集光光学系によってとらえ,再び光ファイバにて伝送した後フォトマルによって検出する予定であったが,開発費用の不足により,今回は受光側光ファイバシステムおよびフォトマル検出系のみ導入し,空間分解能が10μm程度の蛍光検出装置の開発を目指すこととした.まず,半導体レーザービームを直接水路に入射し,乱流噴流拡散場の1定点からの蛍光を受光側の集光光学系によってとらえ,信号のSN比,変動濃度確率密度関数分布,変動濃度パワースペクトル分布など基本的統計量の測定を行った.その結果,本システムによりほぼ正確に瞬時濃度が計測されていることが確認できた.しかしながら,パワースペクトルを見る限り,本研究では目標としている粘性対流小領域や粘性拡散小領域は現れなかった.今後,レーザーを先球状の光ファイバで測定部付近まで伝送することにより,吸光による減衰の影響を取り除くとともに,より高分解能の測定を試みる.また,この新LIF計測システムとLDVによる乱流噴流の濃度・速度同時測定を行う.なお,乱流微細構造と拡散場の関係を数値計算によっても調べ,微小スケール拡散場の構造を考察する.

報告書

(2件)
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2006 2005 2004

すべて 雑誌論文 (7件)

  • [雑誌論文] 乱流構造と拡散に関する数値的研究2006

    • 著者名/発表者名
      酒井康彦, 桑原悠, 久保貴, 長田孝二, 角田博之
    • 雑誌名

      日本機械学会東海支部第56期総会講演会講演論文集

      ページ: 297-298

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 高シュミット数物質拡散場の統計的特性に関する実験的研究2005

    • 著者名/発表者名
      酒井康彦, 内田健児, 久保貴, 長田孝二
    • 雑誌名

      日本流体力学会2005講演論文集 (CD-ROM)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] LIF Measurements and Statistical Properties of Micro-Scale Diffusion Field of Matter in a Turbulent Jet2005

    • 著者名/発表者名
      Kenji UCHIDA, Yasuhiko SAKAI, Takashi KUBO, Kouji NAGATA
    • 雑誌名

      The 21st Century COE Program "Micro- and Nano-Mechatronics for Information-based Society", Nagoya University, Digests of Research Associates' Activity (2004-2005)

      ページ: 57-58

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Study on the two-particle diffusion and the fine-scale structures of turbulence by DNS2005

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiko SAKAI
    • 雑誌名

      IUTAM Symposium on Elementary Vortices and Coherent Structures : Significance in Turbulence Dynamics (印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] PDF法による乱流拡散と反応流の数値計算2004

    • 著者名/発表者名
      酒井康彦
    • 雑誌名

      日本流体力学会誌「ながれ」 23巻・3号

      ページ: 159-170

    • NAID

      110003890161

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Exprimental Study on the reactive diffusion process in the liquid gird-turbulence2004

    • 著者名/発表者名
      Takashi kUBO
    • 雑誌名

      Advances in Turbulence 10, Proceedings of the Tenth European Turbulence Conference

      ページ: 373-376

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 一様等方性乱流中の2粒子拡散過程と構造抽出に関する研究2004

    • 著者名/発表者名
      酒井康彦
    • 雑誌名

      日本流体力学会年会2004講演論文集

      ページ: 306-307

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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