光弾性CTによる流れ場内3次元応力計測技術の開発

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。

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。