超音波による気泡流動解析手法の開発と微小気泡流れによる摩擦損失低減効果の解明

开发超声波气泡流分析方法并阐明微气泡流的摩擦损失减少效果

基本信息

批准号：
20860055
负责人：
村川英樹
金额：
$ 2.1万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20860055/
关键词：
超音波気泡流ドップラ法相関法速度分布計測

项目摘要

超音波パルサレシーバを新たに導入し,高速デジタイザを用いた混相流動解析システムの一部を構築した.パルサレシーバによって送受信された超音波信号は流体中の微粒子または気泡によって反射し,高速デジタイザによってサンプリングされる.一定数の波形をオンボードメモリに蓄積後PCに転送され,波形解析することで測定線上の瞬時速度分布を取得可能とした.取得した波形および算出速度はオンタイムにPC上で確認可能とし,更に取得データの精度向上のためフィルタ処理などのアルゴリズムを導入可能としている.速度解析アルゴリズムには相関法,およびドップラ法を選択的に用いるシステムとした.相関法では,二つの超音波パルスによって瞬時速度が得られるため1ミリ秒オーダの高時間分可能を有する.一方ドップラ法では,連続した32〜128の超音波パルスからドップラ周波数を算出するため,比較的ノイズに強いといった特徴を有する.これらを適切に選択することで流れ場特性に応じて速度算出アルゴリズムを選択可能としている.更に,速度が急峻に変化する乱流場での精度向上を目指し,ドップラ解析手法に従来のFFTに加えウェーブレット解析の導入を検討し,乱流場での精度向上を目指している.これらシステムの有効性評価のため,幅50mm,高さ25mm,長さ3000mmのアクリル製水平矩形流路を製作した.流路入口には直径1mmの気泡注入口3個を上部に設置し,上部噴出し気泡による気液二相流を発生可能としている.本試験装置では開発したシステムと比較計測を行うため,既存のレーザドップラ流速計による液相速度分布計測,ならびにハイスピードカメラによる気泡流動挙動計測が可能であり,次年度に計測を行う予定である.

我们新推出了超声波脉冲接收器，并使用高速数字化仪构建了多相流分析系统的一部分。脉冲接收器发射和接收的超声波信号被流体中的颗粒或气泡反射，并被高速采样器采样。速度数字化仪将一定数量的波形存储在板载存储器中，然后传输到PC，通过分析波形，可以获得测量线上的瞬时速度分布。获得的波形和计算出的速度。可以在PC上实时检查速度，还可以引入滤波处理等算法来提高采集数据的准确性。系统在速度分析算法中选择性地采用了相关法和多普勒法。相关法中，瞬时速度是通过两个超声波脉冲获得的，因此可以在1毫秒量级上长时间使用。另一方面，在多普勒法中，多普勒法是从32到128个连续的超声波脉冲中获得的。超声波脉冲。通过适当选择这些，可以根据流场特性选择速度计算算法。此外，为了提高湍流流场的精度，可以根据流场特性选择速度计算算法。正在考虑在多普勒分析方法中除了传统的FFT之外引入小波分析，旨在提高湍流场差异的精度。制作了25 mm、长3000 mm的丙烯酸水平矩形流道，在流道入口上部安装了3个直径为1 mm的气泡入口，使其能够产生气液两相。通过从顶部喷射的气泡流动。使用此测试设备。为了与开发的系统进行比较测量，可以使用现有的激光多普勒电流计测量液相速度分布，以及使用高速相机测量气泡流动行为，我们计划在明年。