新型流跡線流速測定法(PSV)による地中熱ヒートポンプシステムの高精度熱量評価

使用新型线速度测量方法（PSV）高精度评估地源热泵系统热值

• 批准号: 22KJ1486
• 负责人: 塚本 祐作
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: University of Yamanashi
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1486/
• 关键词: PSV; 可視化計測; コード化照明法; ストリークシミュレーション

本研究は地中熱ヒートポンプシステムの熱量評価技術への応用を念頭に，PSVと呼ばれる流体計測法の速度ダイナミックレンジや取得可能な速度ベクトル密度を改善する一連の計画に基づいている．本年度においては，コード化されたストリークを用いるPSVについて速度ダイナミックレンジや取得可能なベクトル数などを理論的および数値的な側面から評価する手法を開発した．まず理論的な側面からは，一様流における半導体レーザーの発光タイミングとコード化されたストリーク形状との関係を定式化し，形状に欠損のないストリーク数を最大化するための基本的な条件を明らかにした．一方，非一様流においては定式化された条件はすべての流れ場に共通な基準を与えないことから，数値流体解析とレイトレーシング法に基づく2次元ストリークシミュレーション技術を開発し，定式化された基準に基づいて最適照明時間を同定する手法を確立した．照明時間を最適化することによって，カルマン渦やランキン渦などの2次元流れにおいて取得可能なベクトル数が改善されることを確認し，約0.001 (vectors/pixel)のベクトル密度が達成された．このベクトル密度は標準的なPIVと同程度であり，コード化されたストリークが潜在的に1つのストリークから2つ以上のベクトルを取得できることからも，さらなるベクトル密度の改善可能性が示唆された．さらに，同シミュレーション技術をストリーク形状に影響を与える破壊因子の分析にも応用し，新たに5つに分類された破壊因子についてそれらの抑制に関わるいくつかの重要なパラメータを特定した．また，ストリークの端点を検出する従来の解析法と重心を検出する解析法を理論的に比較した結果，重心解析法では粒子像径の影響がキャンセルされることが明らかになり，速度ダイナミックレンジが2倍程度改善されることを示した．本成果はPSFVIP国際会議で発表した．

这项研究基于一系列计划，旨在提高称为 PSV 的流体测量方法的速度动态范围和可获得的速度矢量密度，并考虑应用于地源热泵系统的热值评估技术。今年，我们开发了一种方法，从理论和数值方面评估使用编码条纹获得 PSV 的速度动态范围和矢量数量。首先，我们从理论角度出发，制定了均匀流中半导体激光器的发射时序与编码条纹形状之间的关系，并阐明了使形状无缺陷的条纹数量最大化的基本条件。另一方面，在非均匀流动的情况下，制定的条件并不能为所有流场提供共同的标准，因此我们开发了基于计算流体分析和射线追踪方法的二维条纹模拟技术。一种根据标准确定最佳照明时间的方法。经证实，通过优化照明时间，可以提高卡门涡流和朗肯涡流等二维流中可以获得的矢量数量，并实现约0.001（矢量/像素）的矢量密度。这一矢量密度与标准 PIV 相当，而且编码条纹可能从一个条纹中获得多个矢量这一事实表明，矢量密度有可能进一步提高。此外，将相同的模拟技术应用于影响条纹形状的断裂因素的分析，并确定了与抑制五个新分类的断裂因素相关的几个重要参数。另外，从理论上比较了检测条纹端点的传统分析方法和检测重心的分析方法，结果表明，在重心分析中消除了粒子图像直径的影响方法，并且速度动态范围得到改善，结果显示改善了约2倍。该成果在PSFVIP国际会议上公布。

项目成果

Development of high-resolution PSV using coded illumination and feature matching algorithm

使用编码照明和特征匹配算法开发高分辨率 PSV

• 发表时间: 2022
• 作者: Tsukamoto Yusaku

Temperature Measurement of Hot Airflow Using Ultra-Fine Thermo-Sensitive Fluorescent Wires

使用超细热敏荧光丝测量热气流温度

• DOI: 10.3390/s22093175
• 发表时间: 2022-04-21
• 影响因子: 3.9
• 作者: Shumpei Funatani; Yusaku Tsukamoto; Koji Toriyama
• 通讯作者: Koji Toriyama