2019 Fiscal Year Annual Research Report
Long-Range Flow Visualization with High-Spatial Resolution by Background-Oriented Schlieren Method Combined with Adaptive Optics
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17H03483
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
水書 稔治 東海大学, 工学部, 教授 (80433910)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三浦 則明 北見工業大学, 工学部, 教授 (30209720)
太田 匡則 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (60436342)
大谷 清伸 東北大学, 流体科学研究所, 特任准教授 (80536748)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 可視化計測 / 背景型シュリーレン法 / 補償光学 / 衝撃波 / 実規模実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度では，「超解像望遠BOS法の創生」，「高速・高精度な波面補償」に取り組むことで研究の完成を目指した．
「超解像望遠BOS法の創生」では，「波面補償型望遠BOS法の確立」および「衝撃波計測・精度検証」が主たる課題である．波面補償型BOS法の確立のため，試作したMEMS型可変形鏡とシャック・ハルトマン型波面センサ（以下，SH波面センサ）を組み合わせ補償光学系とし，結像光学系としてカセグレン型望遠鏡（有効径203 m，F値10）を連接させた．さらに，光学系を小型化し，野外計測に対応させた．光学系の基本性能を大気位相盤によるじょう乱模擬実験で検証し，フリード数5 cmに相当する大気じょう乱中で波面補償を達成した．また，精度検証用の衝撃波実験手法を確立するため，パルスNd:YAGレーザとアジ化銀ペレット（薬量10 mg）を使い，衝撃波発生の時間制御を高精度で達成した．
「高速・高精度な波面補償」の実現には，強い大気じょう乱環境における屈折率構造定数の把握が不可欠で，かつ，報告例がない．本課題では，舗装路面上で発生する強い大気じょう乱の特性を把握した．本研究では，幅30m，全長650mの直線舗装路上における光波伝播特性を，レーザシンチレーション，ビームワインド，および空間分解能の周波数特性を取得した．この結果，舗装路面上の大気構造係数は，夜間の安定大気に比して，100倍以上も大きく，波面補償に際しては，新たな概念の波面センサを適用する必要性が明らかとなった．また，湿度が80％を越える環境では，レーザシンチレーションが飽和し，特異な値が得られることを明らかにした．さらに，空間分解能に対する影響評価では，距離200 m を越えると急速に悪化し，安定大気中と比して，MTFが1/4程度以下を得た．これらの結果は，独自設計の波面センサの要求仕様とすると共に，室内模擬実験での条件設定とした．
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Application of Adaptive Optics for flow visualization in Open-Air2019
Author(s)
Yoshitomi, Y., Enami, K., Oya, S., Hayano, Y., Minezaki, T., Miura, N., Mizukaki,T.
Organizer
16th Asian Congress of Fluid Mechanics
Int'l Joint Research
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