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

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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。