| 研究概要 |
拡散係数が動粘性係数より大きい場合の濃度の乱流混合機構を実験的に解明するために,平成21年度は(1)フォトマルによる濃度二点相関測定,(2)ラインスキャンカメラによる高時間高空間分解の濃度測定装置の設計製作,(3)エリアスキャンカメラによる濃度速度同時測定装置の設計製作を計画し,以下のような結果を得た.(1)フォトマルによる濃度一点計測により,一定平均濃度勾配と濃度変動の実効値が測定領域内で一定であることを確認した(一様な濃度変動場の実現).更に,二点相関測定により,濃度構造関数を算出し,二点間の距離がコルモゴロフ長さ程度の時に,距離の対数に比例する領域が現れることを確認した.これは,これまで高シュミット数で理論的には示されていたものの実験的に未確認の散逸移流領域であることが示唆される(高シュミット数乱流混合理論の実証).(2)瞬時に濃度多点同時測定を行うために,ラインスキャンカメラを用いた測定法の開発を行った.一直線上に並んだ光学素子とレーザ直線光で蛍光誘起光のアラインメントを製作し,容易に光学系を組むことが可能となった.(3)エリアスキャンカメラによる濃度同時測定は,励起光(レーザ)と誘起蛍光の波長の違いを利用し,一台のカラー画像素子から緑信号から速度情報を,赤信号から濃度情報を取り出すものである.先ず,それぞれの単独測定が可能であることを確認したが,同時測定では速度信号を得るためのトレーサが濃度信号に影響を及ぼし濃度測定が正しく行えなかった.この問題の対策を講じ,速度濃度同時測定の目途を立てた.速度測定で得た空間相関から乱流場の等方性について追確認ができた.また,濃度単独測定で,二点相関測定と同様の傾向の結果を得た.但し,速度濃度測定は現時点で空間分解能が非常に低いので,分解能を向上する必要性が残っている.これらについては,平成22年度に開催される国内の会議で口頭発表する予定である.
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