三次元熱流動場自動計測・最適化システムの開発研究

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07555067
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 笠木 伸英 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (80107531)
• キーワード: 計測 / 速度 / 温度 / 画像処理 / レーザ誘起蛍光法 / 三次元測定 / 熱流動

研究概要

昨年度はデジタル画像処理技術を応用し、レーザ誘起蛍光法に基づく三次元スカラー(濃度、温度)場計測のための計測技術の開発を行って混合層内の三次元濃度計測に適用し、不確かさ解析手法に基づき測定精度を系統的に評価した。その結果、測定精度は従来の手法に比較してやや劣るものの、流れ場の空間的に広い領域における三次元濃度場に関する基礎的データを得ることが可能となり、さらに従来の測定手法では得ることができない時系列的な三次元的濃度情報の輸送現象を定性的・定量的に両面において確認することが可能となった。本年度は、昨年度開発した三次元スカラー計測手法の高精度化と既存の粒子画像流速計と組み合わせ、熱流動場における瞬時の速度情報及びスカラー情報を多点で精度良く測定できる同時計測手法の開発を行い、本手法を混合層の熱流動場に適用して本手法の有効性を確認し、最適化システムの構築を行った。まず、上述のスカラー場計測の測定精度を向上させるために、高解像度TVカメラ及び高解像度画像記録装置を導入し、不確かさの低減を図った。その結果、昨年度開発した測定手法に比較し2倍以上の測定精度で計測が可能となり、従来の計測手法では得ることができない熱流動場のスカラー情報を多点で精度良く計測することが可能となった。さらに、改良・開発した三次元スカラー計測手法と既存の速度計測手法と組み合わせ、三次元熱流動場における速度及びスカラー情報を高精度に多点で自動的に得るシステム構築した。その結果、従来の測定手法では得ることが困難な速度とスカラーの三次元的計測が可能となった。今後、高速度画像記録装置の使用することで、本手法をより複雑な熱流動場現象を解析できると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Sato,K.: "Application of Three-Dimensional Particle Tracking Velocimetry to a Tubulent Channel Flow with Transvers Repeated Ribs" Flow Visualization VII,Crowder,J.P.,Ed.,Proc.7th Int.680-686 (1995)
• [文献書誌] 佐藤: "3次元スカラー場計測のためのスキャニング・レーザ誘起蛍光法の開発" 第74期機械学会全国大会講演論文集. 第III巻. 375-376 (1996)
• [文献書誌] 佐藤: "温度差を有する水平混合層における速度・温度同時計測" 第34回日本伝熱シンポジュウム. (発表予定). (1997)
• [文献書誌] Sato,K.: "Development of a Scanning Laser-Induced Fluorescence Technique for the Three-Dimensional Measurement of an Unsteady Scalar Field" 4th World Conference on Experimental Heat Transfer,Fluid Mechanics and Thermodynamics 発表予定. (1997)
• [文献書誌] Sato,K.: "Combined Velocity and Scalar Field Mesurement with the Simultaneous Use of PIV and Scanning LIF" 10th International Symposium on Transport Phenomena. (発表予定). (1997)