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2014 年度 実績報告書

パラメトリック効果を用いた非接触型流速分布計測法に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 14J11897
研究機関東京工業大学

研究代表者

塚田 圭祐  東京工業大学, 大学院理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
キーワード空中超音波 / 超音波流速分布計測法 / パラメトリック効果 / 蒸気流計測
研究実績の概要

パラメトリック効果に着目し,超音波による蒸気流速分布計測手法の開発を目的として超音波センサの設計,実験用蒸気流路の製作および試運転を実施するとともに,蒸気に対する超音波流速分布計測法の適用可能性を検証した.また,空中超音波を金属配管に対して超音波を効率的に入射可能な超音波センサの設計を行い,金属配管における流量計測で問題となる配管を伝搬するガイド波を抑制する手法およびガイド波による信号を抽出し除去する信号処理アルゴリズムを考案し実装した.空中超音波を応用し金属配管において超音波流量計測を行うにあたり,配管中を伝搬するガイド波を除去することが必要である.ガイド波に起因する信号の除去には超音波センサの設計による振動抑制以外にも信号処理によって除去する方法を考案した.ガイド波は配管中を伝搬するため流れによる影響を受けない.そこで流れがないときの信号を基準信号として計測しておくことにより,ガイド波に起因する信号のみを抽出し除去する計測アルゴリズムを考案し実装した.ガイド波成分除去プログラムを実装した空中超音波流量計測システムを評価するためにステンレス配管において水の流量計測実験を行い,ガイド波成分を取り除き流量計測が可能であることを示した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

超音波による蒸気計測に向け,蒸気流路の製作及び試運転を完了し実験装置が目標とする圧力,流量を達成可能であることを確認した.有限要素法を用いた数値計算により,金属配管に対して効率的に超音波を入射可能な手法及びパラメトリック効果をは発生させる条件を策定した.また,蒸気噴流において蒸気の流速分布計測を試み,計測可能性を示した.蒸気配管に対して超音波流速分布計測法を適用するために課題となる配管中を伝搬するガイド波の伝搬特性を明らかにするとともに信号処理によって除去する手法を開発し有効性を確認した.

今後の研究の推進方策

超音波によるパラメトリック効果を励起するために変調装置を計測器に組み込み,三次元音場計測装置により変調方式の検討を行う.蒸気配管における高温環境でも動作可能な超音波センサの開発を行うとともに蒸気の流速分計測を試みる.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2014

すべて 学会発表 (4件)

  • [学会発表] Development of the clamp-on ultrasound flow meter for steam in pipe2014

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kawaguchi, Keisuke Tsukada, Hiroshige Kikura, Katsuhiko Tanaka, Shuichi Umezawa
    • 学会等名
      10th International Topical Meeting on Nuclear Thermal Hydraulics, Operation and Safety
    • 発表場所
      Okinawa Convention Center, Ginowan, Okinawa
    • 年月日
      2014-12-14 – 2014-12-18
  • [学会発表] 空中超音波による蒸気流速分布計測に向けた基礎研究2014

    • 著者名/発表者名
      塚田 圭祐,都築 宣嘉,木倉 宏成
    • 学会等名
      第92期日本機械学会流体工学部門講演会
    • 発表場所
      富山大学五福キャンパス,富山市,富山県
    • 年月日
      2014-10-25 – 2014-10-26
  • [学会発表] Study of Flow Measurement by Air-coupled Ultrasound2014

    • 著者名/発表者名
      Keisuke TSUKADA, Nobuyoshi TSUZUKI,Hiroshige KIKURA
    • 学会等名
      9th International Symposium on Ultrasonic Doppler Method for Fluid Mechanics and Fluid Engineering
    • 発表場所
      University of Strasbourg, Strasbourg, France
    • 年月日
      2014-08-27 – 2014-08-29
  • [学会発表] 蒸気流量の非破壊・非接触モニタリングのための超音波流量計に関する基礎研究2014

    • 著者名/発表者名
      塚田圭祐, 川口達也,木倉宏成,田中勝彦,梅沢修一
    • 学会等名
      日本混相流学会 混相流シンポジウム2014
    • 発表場所
      かでる2・7,札幌市,北海道
    • 年月日
      2014-07-28 – 2014-07-30

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公開日: 2016-06-01  

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