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従来、自由液面と液面内部の流速との相互作用を計測した研究は、主としてLDVを用いて行われている。ところが、これらの研究のほとんどは、液体側の流速分布を測定しているに留まっており、液面変動の同時測定は行われていないため、液面の変動と内部流速分布の相互作用は明らかにされていない。また、その相互作用は3次元的であるので、空間的な情報を得る必要がある。LFDのような液位計やLDVといった流速計は測定の精度は高いが、点計測であるというデメリットがあり、液面と流場の相互作用の解析する上では、十分な情報を得ることができない。本研究では、自由液面の3次元計測手法であるSpeckle法を開発した。Speckle法は簡易な光学系で液面の形状を測定することができるuniqueな手法である。レーザ光が光ファイバやスリガラスを通過すると微小欠陥などによりスペックルパターンと呼ばれる微小な輝度むらが生ずる。液面にスペックルパターンを透過させ、そのパターンの変位を計測することで、液面の変動量を高精度で計測できる手法である。シンプルな光学系で高精度な情報を得ることができるという特徴をもっている。このスペックル法を応用し、さらにStereo-PIV等の他の流速測定法と組み合わせる事により自由液面と液面下流場の高精度同時計測システムの構築を推進している。本年度はシステムを組み上げるとともに、同時計測データが高精度で計測できることを確認した。
さらに、本計測手法を適用して測定された自由液面下乱流場のデータをもとに、自由液面乱流のモデル構築を行う予定である。
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