| 研究概要 |
本研究は管路や羽根車流路内で発光させた衛撃的圧力波(音波)を流路壁面に配置した多数の圧力センサによって受信し,得られた圧力波波形から境界要素法逆問題を解いて,流れの中の異物(固形物,気泡など)の位置,形状を同定することを目的とする.本年度は,水封のアクリル製と真ちゅう製の二種類の直方体容器内で,高圧放電による生成気泡により衝撃的圧力波を発生させた.その際,同一規模の気泡の安定な発生,放電回路と受信回路の正確な同期,超高周波信号の受信,AD変換機を通して計算機へデ-タを高速にアクセスするプログラムを作成した.その結果,極めて測定精度と再現性の高いデ-タ計測が可能となった.計測デ-タを用いた計算結果より,同定すべき水中異物の形状が単純である場合は(例えば,球形),三次元の境界要素法逆問題を解く必要はなく,一次元理論を用いた方法により実用上十分な精度の解が得られることが明らかになった.すなわち,実際の圧力波波面は非定常で複雑な三次元の形状を有するが,波動の異物内透過,異物内屈折,及び異物回りの回折のみに着目し,音響幾何学近似法を適用すれば,三次元計算は不要となる.ただし,流路の境界壁面については一次元解法では不十分であり,壁面の音響インピ-ダンスの特性を正確に考慮しなければならないことが明かになった.一方,同定すべき水中異物の形状が複雑である場合には,三次元逆解法を必要とする.本研究では,境界要素法の順解析を高速に反復し,最適値を探索を計算ソフトおよび演算回路を作製し,実験より計測されたデ-タを用いて三次元逆解析による異物同性を実行した.結果については学会発表を予定している.
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