| 研究概要 |
本研究は,低水路・高水敷流れ場という比較的広い視野での可視化を可能にする必要があり,鉛直軸回りに回転するアームにプリズムミラーを付けた回転ミラー分光器を開発した.1つのプリズムミラーを回転すると,レーザービームは水平面状に展開されてシート光になり,水路上方にCMOSカメラを設置すれば,可視化画像が得られる.プリズムミラーを同一高さ(同一のアーム)に2つペアで設置すれば,2時刻の画像が得られるから,2時刻PIV法によって瞬間流速ベクトルが解析される.複数のプリズムアームを付けた次の特徴をもつレーザー分光装置を製作した.1)可視化領域を変化調節できるアーム長の可変構造とした.2)ペアプリズムの間隔を微調整できる構造に設計する.高速カメラとのタイミング調整を光センサーで検出してトリガーを与えるように検討した.3)アーム先端に付けるプリズムの高さ位置を可変にし,レーザーライトシートの鉛直高さを可変微調節できるように設計した.4)回転軸を最大100Hzまで高速回転できる制御モーター系の回転装置とする.試作器でプリズムに作用する遠心力を予備実験し(プリズムに働く遠心力のためアームが撓む可能性あり),50Hzまでは十分に可能であることを実証済みである.アーム厚の設計に活かす.5)光源には強力な連続YAG光源を導入し高速流の高速撮影に十分な光量をもつレーザーライトシートを発生させる.PIV画像はペアのミラーから得られる.ペアのアームミラーを最大10個設置し,10個の多断層の計測ができるように設計した.この装置によって,ほぼ瞬時の鉛直方向に離れた10個の水平断面内の流速ベクトルを求めることができ,組織渦の立体構造が解明できる準備段階まで到達した。
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