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光学的圧力センシング法の微圧,移動体,液体流れ計測への展開

研究課題

研究課題/領域番号 16H04265
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関東京農工大学

研究代表者

亀田 正治  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70262243)

研究分担者 中北 和之  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主幹研究開発員 (50358595)
岩見 健太郎  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80514710)
天尾 豊  大阪市立大学, 複合先端研究機構, 教授 (80300961)
研究協力者 野田 貴宏  
渡邊 渉  
堀本 一貴  
山本 洵  
若原 将希  
北村 崇明  
長谷川 雄将  
今井 雅人  
石本 隆  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2016年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
キーワード流体工学 / 航空宇宙工学 / 計測工学 / 風洞実験 / 流体計測 / 圧力 / 流体機械 / 感圧塗料 / 光学的分子センサー / 機能性分子センサー
研究成果の概要

非侵襲的光学圧力測定のためのいくつかの方法を開発した。まず、感圧塗料(PSP)について、PSPと騒音計の相互相関を含むコヒーレント出力(COP)を用いることが、空力騒音による小振幅変動の周波数領域測定に有効であることを示した。次に、回転翼や変形翼などの移動体の圧力計測システムを構築し、物体表面の位置と圧力を同時に決定することを可能にした。最後に、液体中の圧力測定に応用できる光学式フィルムセンサの構造を検討し、膜表面に担持された金ナノ粒子のプラズモン共鳴による光学特性の変化から圧力が測定できることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

圧力測定は,流体計測の中核をなし,古くから多くの方法が開発されているが,いまだに測定不可能な対象が数多く存在する.本研究では,カメラによる表面圧力分布測定法を用いて,初めて,送風機が発する空力騒音に起因する微小な圧力変動や,移動する物体の位置と圧力を同時に取得することを実現した.また,カメラによる表面圧力分布をとらえる有効な方法が存在しない液体流れについても,ナノテクノロジーによる表面修飾法を駆使したフィルムセンサの開発に成功した.これらの成功は,身の回りの流れ関連装置の開発や現象解明に役立つ.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] Detection of small-amplitude periodic surface pressure fluctuation by pressure-sensitive paint measurements using frequency-domain methods2018

    • 著者名/発表者名
      Noda Takahiro、Nakakita Kazuyki、Wakahara Masaki、Kameda Masaharu
    • 雑誌名

      Experiments in Fluids

      巻: 59 号: 6 ページ: 94-94

    • DOI

      10.1007/s00348-018-2550-z

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mesurement of unsteady pressure field in a turbocharger compressor using pressure-sensitive paint2018

    • 著者名/発表者名
      Kitamura, T., Kameda M., Watanabe, W., Horimoto, K., Akimoto, K. and Akahori, A.
    • 雑誌名

      roceedings of ASME Turbo Expo 2018: Turbomachinery Technical Conference & Exposition

      巻: 1

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lifetime-based PSP measurement for unsteady pressure field2017

    • 著者名/発表者名
      Wakahara, M,, Kameda, M. and Nakakita, K.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 9th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference

      巻: 1

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of Signal-to-Noise Ratio for Unsteady PSP Measurement2017

    • 著者名/発表者名
      Noda Takahiro、Kameda Masaharu、Nakakita Kazuyuki
    • 雑誌名

      Proceedings of the 55th AIAA Aerospace Sciences Meeting

      巻: 1

    • DOI

      10.2514/6.2017-0702

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unsteady PSP measurement of surface pressure fluctuation due to trailing edge noise on a NACA0012 airfoil2016

    • 著者名/発表者名
      Noda, T., Nakakita, K. and Kameda, M.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 31st International Congress on High-speed Imaging and Photonics

      巻: 1 ページ: 252-255

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 移動物体表面圧力場に対する寿命法PSP計測システムの構築2018

    • 著者名/発表者名
      若原 将希, 亀田 正治, 中北 和之
    • 学会等名
      第50回流体力学講演会/第36回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Mesurement of unsteady pressure field in a turbocharger compressor using pressure-sensitive paint2018

    • 著者名/発表者名
      Kitamura, T., Kameda M., Watanabe, W., Horimoto, K., Akimoto, K. and Akahori, A.
    • 学会等名
      ASME Turbo Expo 2018: Turbomachinery Technical Conference & Exposition
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光学的感圧膜のためのプラズモン共鳴吸収フィルムの研究2018

    • 著者名/発表者名
      竹林 永人, 岩見 健太郎, 安 忠烈
    • 学会等名
      日本機械学会 第9回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 動的変形を伴う翼表面圧力分布計測法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      今井 雅人, 山本 洵, 中北 和之, 亀田 正治
    • 学会等名
      第51回流体力学講演会/第37回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Detection limit of small-amplitude pressure fluctuation by unsteady PSP measurements2017

    • 著者名/発表者名
      Kameda, M., Noda, T., Wakahara, M, and Nakakita, K.
    • 学会等名
      The 6th German-Japan Joint Seminar on High-speed molecular imaging technology for interdisiplinary research
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Unsteady PSP mesurement of a cylinder in low-speed flow by lifetime method2017

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto, J. Wakahara, M,, Kameda, N. and Nakakita, K.
    • 学会等名
      The 6th German-Japan Joint Seminar on High-speed molecular imaging technology for interdisiplinary research
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Lifetime-based PSP measurement for unsteady pressure field2017

    • 著者名/発表者名
      Wakahara, M,, Kameda, M. and Nakakita, K.
    • 学会等名
      The 9th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 低速下におけるPSP非定常圧力場計測への寿命法適用評価2017

    • 著者名/発表者名
      若原 将希, 亀田 正治, 中北 和之
    • 学会等名
      第13回 学際領域における分子イメージングフォーラム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 非定常PSPデータ処理におけるCOPの応用2017

    • 著者名/発表者名
      長谷川 雄将, 亀田 正治, 中北 和之, 野田 貴宏
    • 学会等名
      第13回 学際領域における分子イメージングフォーラム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Improvement of signal-to-noise ratio for unsteady PSP measurement2017

    • 著者名/発表者名
      Noda, T., Kameda, M. and Nakakita, K.
    • 学会等名
      55th AIAA Aerospace Sciences Meeting, AIAA SciTech Forum (Grapevine, Texas, U.S.A.)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 狭帯域での周波数成分抽出による非定常PSP計測ノイズ低減法2016

    • 著者名/発表者名
      野田 貴宏, 亀田 正治, 中北 和之
    • 学会等名
      第48回流体力学講演会/第34回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム (金沢歌劇座, 石川県金沢市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Unsteady PSP measurement of surface pressure fluctuation due to trailing edge noise on a NACA0012 airfoil2016

    • 著者名/発表者名
      Noda, T., Nakakita, K. and Kameda, M.
    • 学会等名
      The 31st International Congress on High-speed Imaging and Photonics (ホテル阪急エキスポパーク, 大阪府吹田市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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