超音波多波長発信アレイセンサと時間領域相関法を用いた混相流計測システムの開発

超声多波长发射阵列传感器与时域相关法多相流测量系统的研制

• 批准号: 09J09692
• 负责人: 伊藤 大介
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J09692/
• 关键词: 気液二相流; 超音波パルス; 超音波流速分布計測; 超音波アレイセンサ; エコー信号; ワイヤーメッシュトモグラフィ法; 放射音場

前年度において開発を行ったシステムを用いて、空気-水系気泡流における気液両相の流速分布計測を行った。実験装置として矩形断面を有する垂直流路を用い、十分な助走区間を設けた下流部へ中心周波数2MHzと8MHzを有する同心円形状の超音波マルチウェイブセンサを設置した。その際、ワイヤーメッシュトモグラフィ法(WMT)による気泡速度分布計測と組み合わせることで、超音波マルチウェイブアレイ流速分布計測の精度検証を行った。また、接触計測手法であるWMT法の接触による影響、特に気泡速度へ与える影響に関して画像処理計測法を用いた評価を行い、気泡上昇速度計測結果の検証を行った。一方で,本システムにおいて適応が期待できる発信パルスの遅延を利用したフェーズドアレイ超音波に関して,音場解析プログラムを作成し,混相流計測への適用性に関して調べた.さらに、気液二相流におけるボイド率分布の計測のためにエコー強度分布を求める信号処理アルゴリズムを本システムへ組み込み、流速分布計測システムから多次元流動解析システムへと発展させた。ここでは、WMT法のボイド率算出及び単一気泡認識といったデータ処理アルゴリズムを応用し、超音波反射波信号からボイド率分布の算出を行った。そして、矩形流路内における空気・水系二相流計測への適用を試み、WMT法と組み合わせて使用することで、計測結果の比較および計測精度の検証を行った。最後に、本システムによる気液二相流動構造の解明への有効性に関して検討を行った。

In the past year, the flow rate distribution of gas-liquid phase was measured. The device has a rectangular cross-section, a vertical flow path, and a horizontal flow path, and the center frequency is 2MHz and 8MHz. The accuracy of ultrasonic velocity distribution measurement is verified by the combination of ultrasonic velocity distribution measurement and ultrasonic velocity distribution measurement. The contact measurement method is used to evaluate the effects of contact, bubble velocity and bubble velocity on the measurement results of WMT. On the one hand, this system is very suitable and highly anticipated to make use of ultrasonic waves to extend the time of communication, and the sound field analysis platform is built to adjust the applicability of mixed-phase flow measurement. Measurement of flow rate distribution of gas and liquid two-phase flow, calculation of flow intensity distribution, signal processing, measurement of flow velocity distribution, measurement of flow velocity distribution, and development of multi-component flow analysis WMT method for calculating the reflection rate and calculating the reflection rate distribution of ultrasonic waves Application test of measurement method for air and water two-phase flow in rectangular flow path, comparison of measurement results and verification of measurement accuracy Finally, this paper discusses the effective analysis of the two-phase flow structure of gas and liquid

项目成果

Two-phase flow monitoring using ultrasonic multi-wave technique

使用超声波多波技术进行两相流监测

• 发表时间: 2010
• 作者: チァンフィーホワン;他;Daisuke Ito;Daisuke Ito
• 通讯作者: Daisuke Ito

超音波アレイセンサを用いた開水路における河床形状と流量の同時計測

使用超声波阵列传感器同时测量明渠河床形状和流量

• 发表时间: 2009
• 作者: Huy Hoang Tran;他;伊藤大介
• 通讯作者: 伊藤大介

Estimation of individual bubble velocities measured by three-layer wire-mesh sensor

三层丝网传感器测量的单个气泡速度的估计

• 发表时间: 2010
• 作者: チァンフィーホワン;他;Daisuke Ito
• 通讯作者: Daisuke Ito

Uncertainly and intruaively of three-layer wire-mesh sensor

三层丝网传感器的不确定性和侵入性

• 发表时间: 2011
• 期刊: Flow Measurement and Instrumentation
• 影响因子: 2.2
• 作者: Daisuke Ito;Horst-Michael Prasser;Hiroshige Kikura;Masanori Aritomi
• 通讯作者: Masanori Aritomi

Air-water bubbly flow measurement using ultrasonic multi-wave sensors

使用超声波多波传感器测量空气-水气泡流量

• 发表时间: 2010
• 作者: Daisuke Ito;Horst-Michael Prasser;Hiroshige Kikura;Masanori Aritomi;Daisuke Ito
• 通讯作者: Daisuke Ito