非定常流速分布計測のための電磁誘導型プロセストモグラフィに関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550426
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 本多 敏 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (90092329)
• Keywords: プロセストモグラフィ / 流体計測 / プロセス計測 / 逆問題解析

Research Abstract

電磁流量計は種々の流速分布に対して可能な限り平均流量に比例した誘導信号が得られるように磁界が設計されているが,理想的な磁界が存在しないことがすでに分かっている.逆に磁界を変動させることによって流速分布が推定できることが報告されている.本研究の目的は,2次元的な解析原理を発展させ3次元解析を提案し,3次元的な流速分布の再構成を目指す.数値シミュレーションを用いて再構成を行った.コイル,電極ともに8個,それを管軸方向に2組配置する.直交座標系をとると,コイルの組み合わせと電極の組み合わせを変えて得られる起電力信号は,電極・コイルの配置で決まる重みベクトルと流速ベクトルとの内積を体積積分することで求められる.数値シミュレーションでは管内に想定した流速分布としてはz軸方向に層流,x, y面内には旋回成分を持つ層流旋回流を流速分布として想定しシミュレーションによる検討を行った.信号を発生させるために,コイルと電極を管軸方向に対称性を持つようにし,64通りの組み合わせを選んだ.発生させた信号から管軸方向成分と面内成分との個別再構成アルゴリズムを検討した.管軸成分については,2次元解析で有効であった,滑らかさ、非負,管壁での滑り無しの3つの拘束条件を入れることで,3次元においても有効であることを確認した.また3次元化により独立な信号が増加することによりノイズの影響が小さくなることも確認された.来年度の予定としては,旋回成分においても拘束条件を付加して再構成を試みるとともに,実流による試験を行う.