光弾性CTによる流れ場内3次元応力計測技術の開発

光弹CT流场3D应力测量技术开发

基本信息

批准号：
19656050
负责人：
細川茂雄
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19656050/
关键词：
流体工学流体計測光学計測応力

项目摘要

流れ場の力学的バランスを調べ未解明の流動現象を解明するためには、非接触で応力を計測することが有益と考えられる。本研究では、蛍光色素を用いた流れ場内応力の非接触計測手法確立を目的としている。本年度は、前年度までに実施した内容を発展させ、画像処理手法を改良することにより、測定精度を向上した。また、矩形ダクト内を流動する乱流場を対象としてPhotobleaching分子タグ法を用いて流れ場内応力を測定した。この際、同条件下の平均流速および乱れをレーザドップラ流速計を用いて測定するとともに、本手法による測定結果と比較し、本手法の計測誤差を評価した。その結果、本手法とレーザドップラ流速計の測定結果の差は数%以下であり、本手法の測定精度が高いことが確認できた。また、2次元計測と3次元計測を実施して比較することにより、2次元測定時の測定誤差も調べた。さらに、本手法の二相流への適用性を調べるため、矩形ダクト内乱流場に気泡を混入させた流れ場に本手法を適用した。その結果、本手法は単相流のみならず分散性二相流にも適用できることを確認するとともに、最適な計測設定条件を検討した。さらに、気相体積流東の異なる気泡流条件で測定を行い、気泡の混入が乱流場内応力分布に及ぼす影響を調べた。なお、本手法により実現した最小空間分解能は50μm以下であり、本手法は流れ場内ミクロスケール現象・構造の解明にも寄与できる可能性が高いことも示せた。

为了研究流场的机械平衡并阐明未知的流动现象，非接触测量应力被认为是有用的。本研究的目的是建立一种使用荧光染料非接触式测量流场应力的方法。今年，我们在前一年的基础上，改进了图像处理方法，提高了测量精度。此外，我们使用光漂白分子标签方法测量了在矩形管道中流动的湍流流场中的应力。此时，使用激光多普勒电流计测量相同条件下的平均流速和湍流度，并与本方法得到的测量结果进行比较，评价本方法的测量误差。结果表明，该方法的测量结果与激光多普勒电流计的测量结果相差不到百分之几，证实了该方法的测量精度较高。我们还通过执行和比较 2D 和 3D 测量来研究 2D 测量期间的测量误差。此外，为了研究该方法对两相流的适用性，我们将该方法应用于矩形管道中气泡混入湍流流场的流场。结果表明，该方法不仅适用于单相流，也适用于分散两相流，并研究了最佳测量设置条件。此外，在气相体积流东侧进行了不同气泡流动条件下的测量，研究了气泡夹杂对湍流流场应力分布的影响。该方法实现的最小空间分辨率小于50 μm，表明该方法很有可能有助于阐明流场中的微观现象和结构。