| 研究課題/領域番号 |
60550167
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| 研究種目 |
一般研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
機械力学・制御工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
箱守 京次郎 東北大, 工学部, 教授 (20005242)
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| 研究分担者 |
井澤 義明 東北大学, 工学部, 助手 (00143016)
吉井 和夫 東北大学, 工学部, 助手 (70108463)
内山 勝 東北大学, 工学部, 助教授 (30125504)
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| 研究期間 (年度) |
1985 – 1986
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| キーワード | 非定常流量計測 / 流体管路動特性モデル / 分布定数系 / 有限要素法 / 拡張カルマンフィルタ / 流速プロフィル / ビーム走査レーザ流速計 / 助走区間内流れ |
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| 研究概要 |
前年度に引続き管路内非定常流のモデルベースト計測のための管路モデルの自動生成手法について、研究計画1()〜(6)に沿う検討を行い次の成果を得た。
1.変動流発生・計測実験システムの改良:ビーム走査レーザ流速計の光学系の改良、ピストン方式の非定常流発生装置に微小多孔ピストンを採用しバイアス流を独立に調節できかつ正確な流量波形を発生できるようにしたこと、従来の円管路に加えて矩形断面をもつ管路を製作したこと等の改良を行った。
2.流速プロフィルのシミュレータの開発:一端にタンクをもつ円管および矩形管内層流の助走区間を含む流れのシュミレータを、差分数値解法に基づいて構成し、ビーム走査レーザ流速計により直接得られる流速プロフィルとの照合実験の結果が良く一致することを確認した。
3.管路モデルの自動生成法(【II】):前年度の同手法(【I】)に加えて、管入口近傍を含む管路全領域にわたる適用可能性を重視した新たなモデル化法を提案した。ナビエ・ストークス方程式中の対流項を流れの境界条件を満足するように線形化し、有限要素法を用いて集中定数化して管軸上の位置と時間の関数である未知パラメータを含む近似管路モデルを導出し、拡張カルマンフィルタによって未知パラメータおよび未知入力を流速プロフィルとともに推定するものである。円管層流に本手法を適用し、1,2項により有用性を実証した。
4.矩形管路への拡張:3の手法を矩形管路の助走長区間内外流に適用した。
5.以上の研究過程を通して、流れが層流である場合には、かなり一般の断面形状をもつ流路、しかも対流項の影響の著しい矩流路といった実用的な状況に対しても、本研究において提案した管路モデルの自動生成法ならびに同モデルを用いたモデルベースト流量計測手法は適用可能との見通しを得た。
次の重要な問題は、管内乱流への拡張である。大学院学生劉凡、粟春晨、学部学生中村幸生らの研究参加を得た。
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