2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of measurement technique for liquid film thickness by using the optical fiber probe
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19K23485
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
水嶋 祐基 静岡大学, 工学部, 助教 (30844716)
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2019-08-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 液膜流 / 光ファイバー / レーザー / 光線追跡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我が国の抱えるエネルギー問題において、東日本大震災以降続く原子力発電所の停止や世界情勢と連動した化石燃料価格の乱高下等は、電力の安全かつ安定な供給維持に深刻な影を落としている。火力発電は高度成長期以前から現在も我が国の暮らしや経済を支える屋台骨であり、蒸気タービンの効率追求や長寿命化は無視できない課題である。そこで、極限状態に近いタービン内でも実現可能な液膜計測法を世界に先駆けて開発し、これらに資する測定情報を獲得することが、本研究の目的である。
最終年度において、開発した液膜計測用光ファイバープローブ（OFP）を用いて高速気流中での液膜厚さ計測を実証した。測定値は吸い込み流量と高速度カメラ画像による推測値と比較し、これらと良好に一致することを確認した。また、前年度に蓄積した基礎データからOFPの信号特性を解析し、光ファイバーの種類や特徴に応じたセンサ開発の指針を明らかにし、論文化した。
以上を踏まえ、本研究では以下の成果を得た。①液膜測定用OFPの最適設計パラメータ選定： 光ファイバーのコア径・種類に応じて、10um～1mmの液膜厚さを測定可能である。②模擬液膜による検証実験： OFPと可視化により測定された膜厚は良好に一致した。③風洞試験による検証実験： OFPと比較用データ（可視化・質量法）により得られた膜厚の平均値は良好に一致した。さらにOFPは液膜厚さの時間変動も取得可能である。ただし、今回の計測ではOFPにて得られた膜厚の時系列変化を十分に評価可能なデータが得られなかったため、今後の課題となった。現在、同事項に関して解析を行うべく、計算と併せて実験を実施中である。
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