2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of partial coherence interferometry and its application to elucidation of thin liquid film behavior in pipe phase change heat transfer
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16K06109
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
党 超鋲 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (30401227)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 低コヒーレンスレーザー干渉法 / 薄液膜挙動 / レーザー干渉法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
表面張力作用が大きい微細流路の気液二相流，相変化特性に支配する薄液膜の挙動の新たな非接触直接計測手法として，低コヒーレンスレーザー干渉法を提案し，そのメカニズムの検証と薄液膜計測への適用性を確認した．提案手法は，実際の半導体レーザーの位相の不連続性を利用し、薄膜を透過した後の干渉縞の強度と光路長差との関係を特定する．その関係を用いて，液膜の空間分布のみならず，液膜の絶対厚みの情報も取り出すことが可能である．また，高速カメラを用いて計測することで，高時間，空間解像度での液膜挙動の非接触計測が可能になることを確認した．
干渉縞の輝度と光路長差の関係を用いて，矩形管内の液膜の計測を試みた．まず，厚み150μm のカバーガラス板を提案した低コヒーレンス干渉法で計測し，148.8～150μmの結果が得られた．計測誤差は1％以内であった．提案した低コヒーレンス干渉法の計測手法が確立したと考えられる．
ただし，壁厚が55μmの矩形を用いて，２回の計測でそれぞれ63.1と47.4の結果が得られた．計測誤差は±15％前後があった．これは，壁面は完全に平坦ではないため，光が壁面を通過時の屈折が発生する影響だと推測している．更なる計測手法の改善が必要である．
さらに，噴流衝突でできた薄液膜に本提案手法を適用してみた．噴流衝突で形成した1次シートは噴流速度の増加により大きくなるが，その厚みは，噴流速度の影響に受けず，おおよそ13μm から17μm 付近になることが分かった．その結果，従来研究結果と同様なので，提案手法を用いて薄液膜の空間、時間分布の同時計測が有効であることを示した．
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