三次元温度速度同時計測に関する基礎的研究

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本研究は、流体中の速度と温度を三次元的に同時に計測することが可能な新たな計測手法を開発すべく、その基礎となる技術の可能性を探ることを目的とした。流体中の速度を三次元的に計測する方法としては。本研究者らが開発した三次元画像処理流速計(3-D PTV)という手法がある。この手法は、流体中に浮遊させた粒子の位置を複数台のカメラによって計測し、それらを時々刻々追跡することによって速度を計測するという手法で、すでにその計測原理及びその計測精度に対して十分な吟味がなされており、種々の流れ場の計測において大きな成果を上げている。一方、多点温度計測手法としては、レーザー励起蛍光法(LIF)という手法があり、レーザースリット光の当った断面内の二次元温度分布を計測することが可能である。しかし、流体中の温度を三次元的に計測する方法は未だに開発されておらず、流体中の熱輸送の詳細を解明するには、三次元的に速度と温度を同時に計測する手法の開発が待たれている。そこで本研究では、三次元画像処理流速計のトレーサー粒子に温度計測を可能とする機能を持たせることによって、三次元的に速度と温度を計測する可能性を模索した。種々の調査及び予備実験を行った結果、W-O-Wのエマルジェンによってトレーサー粒子を形成することによって、速度と温度を同時に計測することが可能性があることが分かった。この粒子は、球殻となる物質の配合を調整することによって速度測定に最適な比重を水と同じにすることが可能であるばかりでなく、内部の水溶液に感温物質を用いることによって温度計測も可能となると予想される。