低コヒーレンス干渉法の開発と管内相変化伝熱における薄液膜挙動の解明への適用

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K06109
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 党 超鋲 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (30401227)
• 研究協力者: 吉永 祐貴 ; 兪 涵如
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 低コヒーレンス干渉法 / 薄液膜挙動 / レーザー干渉法

研究成果の概要

表面張力作用が大きい微細流路の気液二相流，相変化特性に支配する薄液膜の挙動の新たな非接触直接計測手法として，低コヒーレンスレーザー干渉法を提案し，そのメカニズムの検証と薄液膜計測への適用性を確認した．提案手法は，実際の半導体レーザーの位相の不連続性を利用し、薄膜を透過した後の干渉縞の強度と光路長差との関係を特定する．その関係を用いて，液膜の空間分布のみならず，液膜の絶対厚みの情報も取り出すことが可能である．また，高速カメラを用いて計測することで，高時間，空間解像度での液膜挙動の非接触計測が可能になることを確認した．

自由記述の分野

熱工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

細管における伝熱特性は，管内における冷媒の流動様式変化と壁面付近形成する液膜厚さおよびその乱れに密接な関係がある.その液膜の挙動の高時間，空間解像度での把握は極めて重要である．従来のレーザー共焦点変形計法は高精度，高時間的な解像度の計測が可能だが、空間的な分布をとらえることができない．レーザー干渉法用いた液膜の空間分布を精度良く検出手法が知られているが，液膜の絶対値の情報が直接得られないため，別の手法を併用するか，過熱領域から推算する必要がある．本提案手法は，簡易な半導体レーザーを用いて，高時間，空間解像度での液膜挙動の非接触計測が可能であるため，広い範囲での適用は期待される．