パラメトリック効果を用いた非接触型流速分布計測法に関する研究

蒸気に対する超音波流速分布計測法の適用可能性を検証することを目的とした．蒸気の流速分布計測では，前年度開発した低周波曲率超音波センサを使用した．蒸気計測にあたり，超音波流速分布計測法で必要とされる反射体として，蒸気中に存在する凝縮により発生した水滴に注目した．凝縮水滴は蒸気を送る際の配管からの熱損失により発生し，一般的には湿り蒸気環境下ですることが知られている．そのため，本計測システムの有効性を検証するために大気中への蒸気噴流の計測を行った．蒸気噴流計測では，現有の蒸気流路を使用し渦流量計との比較計測を実施した．計測には前年度開発した低周波曲率センサを使用した．低周波センサは気体中での超音波の減衰を抑え計測可能距離を向上させる，一方で，流速分布計測においては空間分解能の低下の一因となる．そこで，空間分解能を向上させるためにパルス繰り返し周波数を2 kHzに設定し，デジタイザのサンプリングレートを100MS/sと比較的高速にすることで計測可能とした．しかしながら計測結果では，超音波センサの特性により，曲率の方向に対して直交する方向における超音波ビームの広がりに起因するエコー信号により，誤計測する課題が見つかった．そこで，信号処理により誤計測結果を排除するために，エコー信号の強度をもとにデータの信頼性を評価するフィルタを実装した．フィルタの適用により，誤計測結果が排除され平均流速分布計測結果から，噴流の構造を特徴づけることができた．計測結果では，蒸気噴流における境界層の発達が観測され速度の標準分散が大きくなる箇所では周りの空気を巻き込む渦の存在が確認された．以上から，超音波による蒸気流速分布計測の可能性を示すことができた．

蒸気に対する超音波流速分布計測法の適用可能性を検証することを目的とした．蒸気の流速分布計測では，前年度開発した低周波曲率超音波センサを使用した．蒸気計測にあたり，超音波流速分布計測法で必要とされる反射体として，蒸気中に存在する凝縮により発生した水滴に注目した．凝縮水滴は蒸気を送る際の配管からの熱損失により発生し，一般的には湿り蒸気環境下ですることが知られている．そのため，本計測システムの有効性を検証するために大気中への蒸気噴流の計測を行った．蒸気噴流計測では，現有の蒸気流路を使用し渦流量計との比較計測を実施した．計測には前年度開発した低周波曲率センサを使用した．低周波センサは気体中での超音波の減衰を抑え計測可能距離を向上させる，一方で，流速分布計測においては空間分解能の低下の一因となる．そこで，空間分解能を向上させるためにパルス繰り返し周波数を2 kHzに設定し，デジタイザのサンプリングレートを100MS/sと比較的高速にすることで計測可能とした．しかしながら計測結果では，超音波センサの特性により，曲率の方向に対して直交する方向における超音波ビームの広がりに起因するエコー信号により，誤計測する課題が見つかった．そこで，信号処理により誤計測結果を排除するために，エコー信号の強度をもとにデータの信頼性を評価するフィルタを実装した．フィルタの適用により，誤計測結果が排除され平均流速分布計測結果から，噴流の構造を特徴づけることができた．計測結果では，蒸気噴流における境界層の発達が観測され速度の標準分散が大きくなる箇所では周りの空気を巻き込む渦の存在が確認された．以上から，超音波による蒸気流速分布計測の可能性を示すことができた．