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混相流の微細的現象解明のためには、流動状態を乱さない計測手法が不可欠である。単相流の非接触速度測定法の多くは、測定のために流れ場に散乱粒子を添加するが、二相流では散乱粒子が流動状態に与える影響を無視できない。そこで、本研究では、混相流の微細構造、時間変動特性などの微小スケールでの現象解明を可能とするために、フォトブリーチング反応を応用したMolecular Tagging流速測定法の確立を目的とする。本年度は、以下の項目を実施した。
1 光学系の設計、製作 流体中に混入された光化学色素を高空間分解能で変色させるために、既存のAr-ionレーザをレーザ光源とした計測用光学システムの設計と製作を行った。本光学系は、AOMを用いてAr-ionレーザからのレーザビームを高速でON/OFFできる。
2 光化学反応の基本挙動の確認実験 蛍光色素を混入した液体中で上記光学系を用いて局所的に光化学反応を起こし、変色の度合と各パラメータ(温度、濃度、光強度等)に対する依存性を調べた。この際、既存のCCDカメラと既存の画像処理ボードを用いて蛍光強度をデジタル値としてワークステーションに記録し変色度合いを定量的に評価した。
3 画像解析法の開発 液体の速度を多次元で測定するために、フォトブリーチングにより発色した液塊を追跡する画像解析用ソフトウエアの開発にあたった。本年度は、その基礎部分の構築を行った。
4 実験ループの製作 測定対象となる実験ループの設計、製作を行った。本計測手法を単相流および混相流の両方に適用し、検証実験を行うため、本実験ループは、単相および混相流の双方の流動場が実現できるよう設計、製作を行った。
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