測温抵抗体CTと相関解析による流路断面の瞬時温度・速度分布測定法の開発

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熱流体機器の検査や評価のため，流路断面における流体の温度および速度分布を安価かつ簡便に測定する手法の開発が求められている．本研究では，医療分野などで利用されるCT（Computed Tomography）技術と，温度センサの一種である金属細線式測温抵抗体を組み合わせた温度分布測定法を開発する．加えて，流路上流と下流で同時に温度を測定し，その変動の位相差から流体の速度を推定することで，温度と速度の同時測定を実現することを目指す．2022年度は，主に推定された速度の検証と，それを用いた温度測定の応答補償に取り組んだ．抵抗線設置位置の下流に可視化観察用の透明流路を設置し，粒子画像流速計による測定分布測定との同時測定を行った．その結果，抵抗線で測定した温度の位相差にもとづく速度は，粒子画像流速計による断面平均速度の36％程度の値であることがわかった．ただし，抵抗線設置の都合で流路直径が大きくなってしまったことにより，拡大部で剥離が生じ，抵抗線部での流速が低下したことが強く影響した可能性がある．よって，装置の改良と更なる調査が必要となる．また，得られた流速を用いた応答補償を行った．直径100ミクロンの抵抗線に応答補償を行ったところ，直径10ミクロンと同等の測定結果を得ることができた．これにより，別途流速測定を行うことなく，十分な強度を持つ直径の大きい抵抗線で高応答な温度測定が実施できる見込みが得られた．一方で，コロナ禍やウクライナ戦争の影響で，導入予定であった計測機器が年度内に納品されず，低速での測定に留まった．よって，研究期間を1年延長し，より信頼性の高いデータを用いて高速な脈動流での温度分布測定や速度分布測定を行う予定である．