感圧塗料を用いた光学的圧力計測法の間欠式超音速風洞試験への適用

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650176
• Research Institution: Toyama Prefectural University
• Principal Investigator: 鈴木 立之 富山県立大学, 工学部, 教授 (20118665)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂村 芳孝 富山県立大学, 工学部, 講師 (00264680)
• Keywords: 感圧塗料 / 間欠式超音速風洞 / 圧力測定 / 発光ダイオード / CCDカメラ / 多孔性薄膜

Research Abstract

感圧塗料を用いた表面圧力計測法は風洞試験において模型表面の圧力分布を一度に取得することができる画期的な手法として注目され,近年その適用範囲の拡大が試みられているが,従来の感圧塗料は圧力変化に対する時間応答が遅く,持続時間が短い間欠式超音速風洞試験に用いることができなかった.本研究は間欠式超音速風洞試験に適用可能な感圧塗料による圧力計測法を提案することを最終的な目的とするものであり,今年度得られた主な知見は以下のとおりである.
まず,画像データの取得ならびにその圧力データへの変換手法を確立するため,噴流を平板に衝突させた際に生じる圧力変化の計測を行った.昨年度の研究においてその有効性が確認された発光ダイオードを光源として使用した.この発光ダイオード光源の出力は極めて安定しており(0.2%以下),圧力計測結果に及ぼす励起光の変動の影響はほとんどないことが確められている.感圧塗料には,薄層クロマトグラフィ用シリカゲル薄膜上に感圧色素(H_2TFPP)を塗布したものを用いた.CCDカメラで取得した画像から発光強度比をピクセル毎に求め,圧力変換器で計測した圧力値を基準として校正を行った.使用した発光ダイオードの光量の制約から単一の画像のみでは十分なS/N比のデータが得られなかったが,10枚程度の画像の平均値を用いることで,定量的な議論が可能な計測結果が得られることを確認した.
さらに,発光ダイオード光源の発光タイミングを外部信号と同期させることで,非定常高速現象を捕らえることが可能であることを確認した.この場合においても,平均化処理が必要であり,画像データの後処理は今後取り組むべき重要なテーマであることが示された.

Research Products

• [Publications] 中村貴幸: "カセグレン光学系を用いたPSP計測"日本設計工学会北陸支部平成13年度研究発表論文集. 23-26 (2001)
• [Publications] 松本尚之: "PSPによる変動圧力計測"第38回伝熱シンポジウム講演論文集. 483-484 (2001)
• [Publications] 松本尚之: "PSPを用いた非定常計測"第29回可視化情報シンポジム講演論文集. 315-316 (2001)
• [Publications] 松本尚之: "カセグレン光学系を用いた高空間分解PSP計測"第29回可視化情報シンポジム講演論文集. 317-320 (2001)
• [Publications] Sakamura, Y.: "Time-resolved pressure measurements in shock-induced flows"Abstracts of the 23rd International Symposium on Shock Waves. 29 (2001)
• [Publications] 中村貴幸: "カセグレン光学系を用いた斜め衝突噴流のPSP計測"日本機械学会2001年度年次大会講演論文集. VI. 345-346 (2001)
• [Publications] 坂村芳孝: "感圧塗料による時間分解圧力計測"可視化情報. 21・83. 28-33 (2001)
• [Publications] 坂村芳孝: "カセグレン光学系を用いた変動圧力のPSP計測"第33回流体力学講演会講演集. 189-192 (2001)
• [Publications] Sakamura, Y.: "Optical measurements of high-frequency pressure fluctuations using PSP and Cassegrain optics"AIAA Paper 2002-0537. 1-9 (2002)
• [Publications] 鈴木立之: "感圧色素を用いた表面圧力の時間分解計測"日本機械学会北陸信越支部第39回総会・講演会講演論文集. 49-50 (2002)