JP2000055779A - 流れを可視化する方法及び装置 - Google Patents

流れを可視化する方法及び装置

Info

Publication number
JP2000055779A
JP2000055779A JP10221948A JP22194898A JP2000055779A JP 2000055779 A JP2000055779 A JP 2000055779A JP 10221948 A JP10221948 A JP 10221948A JP 22194898 A JP22194898 A JP 22194898A JP 2000055779 A JP2000055779 A JP 2000055779A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tracer
flow
laser
pressure loss
nitric oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP10221948A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3560279B2 (ja
Inventor
Masayuki Tamura
村 雅 之 田
Ryoichi Chokai
海 良 一 鳥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Gas Co Ltd filed Critical Tokyo Gas Co Ltd
Priority to JP22194898A priority Critical patent/JP3560279B2/ja
Publication of JP2000055779A publication Critical patent/JP2000055779A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3560279B2 publication Critical patent/JP3560279B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トレーサを付加した際に、それによって流れ
場が撹乱される事を防止する事が出来る様な流れを可視
化する方法及び装置の提供。 【解決手段】 トレーサ(GL)を測定場に供給し、シ
ート状に整形されたレーザー光(LS)を照射し、トレ
ーサがレーザ光(LS)を照射されてレーザ誘起蛍光を
発した状態を観察し、トレーサ(GL)供給に際して、
トレーサ(GL)が測定場(13)に供給される直前に
圧力損失が高く以って流速を減速せしめる構造(20)
を通過して、トレーサ(GL)が保有しているヘッドが
圧力損失によって消失する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種流れを可視化
して、その挙動等を観察、研究するための流れを可視化
する方法及び装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】流れを可視化する従来の技術が、図4及
び図5で示されている。図4において、レーザ1からパ
ルス状に射出されたレーザー光LOは、レンズ群2にお
いてシート状に整形されて、測定場3に入射される。こ
の測定場3には、一酸化窒素(NO)のボンベ6に接続
されたチューブ4の一端4Eが位置しており、チューブ
4にON−OFF弁として作用する電磁弁5が介装され
ている。
【0003】「燃焼の科学と技術」(1996年)第1
16−117巻(Combustion Scienc
e and Technology(1996) Vo
ls.116−117)の第541頁から第566頁に
発表の論文「燃焼システムの設計及び最適化のためのレ
ーザを用いた非接触診断ツール(New Nonint
rusive Laser Diagnostic T
ools for Design and Optim
ization of Technically Ap
plied Combustion System
s)」(A.Luczak、 V.Beushause
n、 S.Eisenberg、 M.Knapp、
H.Schlueter、 P.Andresen、
M.Malobabic、 A.Schmidt)で開
示されているように、一酸化窒素は、レーザー光が照射
されるとレーザ誘起蛍光を発し、そのレーザ誘起蛍光
は、紫外域に感度を有するカメラで捕らえる事により可
視化が可能となる。従って、可視化して観察するべき流
れに一酸化窒素を混入してレーザー光を照射すれば、レ
ーザ誘起蛍光によってトレーサとして作用し、それを紫
外域に感度を有するカメラ7により撮影すれば、流れの
可視化が実現するのである。そして、一酸化窒素をトレ
ーサとして有効にレーザ誘起蛍光を発生せしめるため、
電磁弁5のON−OFFのタイミングは、レーザ1から
射出或いは照射されるパルスレーザの射出(照射)タイ
ミングに同期するように制御されている。
【0004】この様な流れの可視化は、流れ場の観察或
いは測定一般について非常に有効であり、特に、燃焼場
の観察、測定については非常に有効な技術である。
【0005】しかし、一酸化窒素ボンベと直接繋がった
チューブ4が測定場3に直接挿入されているので、電磁
弁5を「開」状態とした瞬間に、図5で特に明確に示す
通り、ボンベ6内の圧力によりヘッドが付加された一酸
化窒素(図5の符号GL)が、測定場3内に噴出してし
まう。換言すれば、一酸化窒素GLが無視できない程度
の初速を有した状態で測定場3内に噴出されるのであ
る。
【0006】そして、一酸化窒素GLが噴出される結
果、図4、図5において流線tで表現されている可視化
するべき流れが、チューブ4の先端部4E付近で撹乱さ
れてしまい、レーザ誘起蛍光により可視化されたとして
も、正しい流れ場の観察或いは測定とはならなくなって
しまう。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな従来技術に鑑みて提案されたものであり、トレーサ
を付加した際に、それによって流れ場が撹乱される事を
防止する事が出来る様な流れを可視化する方法及び装置
の提供を目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の流れを可視化す
る方法は、トレーサを測定場に供給するトレーサ供給工
程と、シート状に整形されたレーザー光を照射するレー
ザ照射工程と、トレーサがレーザ光を照射されてレーザ
誘起蛍光を発した状態を(観察手段によって)観察する
工程とを含み、前記トレーサ供給工程では、トレーサが
測定場に供給される直前に圧力損失が高く以って流速を
減速せしめる構造を通過して、トレーサが保有している
ヘッドが圧力損失によって消失する事を特徴としてい
る。
【0009】また本発明の流れを可視化する装置は、シ
ート状に整形されたレーザ光を照射するレーザ照射機構
と、トレーサを測定場に供給するトレーサ供給機構とを
有し、該トレーサ供給機構は、トレーサを測定場に供給
するトレーサ供給通路と、該トレーサ供給通路の先端に
設けられた圧力損失が高く以って流速を減速せしめる構
造、とを備えている。
【0010】本発明の実施に際して、トレーサとして
は、例えば一酸化窒素が好ましい。
【0011】かかる構成を有する本発明によれば、例え
ばボンベのような供給源から前記トレーサ供給機構を介
して供給されたトレーサ(例えば一酸化窒素)は、測定
場に供給される直前に、前記圧力損失が高く以って流速
を減速せしめる構造を通過する。その際に、例えばボン
ベ内の圧力等にによりトレーサに対して付加されたヘッ
ドは、圧力損失が高く以って流速を減速せしめる構造を
通過する際に、その高い圧力損失と相殺して、消失す
る。
【0012】そのため、前記圧力損失が高く以って流速
を減速せしめる構造を通過して測定場内に供給されたト
レーサは、それ自体は殆ど流速を有し得ない。そのた
め、可視化して測定するべき流れが、トレーサの噴出流
れにより撹乱される事が防止されるのである。
【0013】その結果、シート状のレーザー光が照射さ
れるとトレーサがレーザ誘起蛍光を発し、それを紫外域
に感度を有するカメラ等の手段で撮影すれば、流れの可
視化が行われる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態に付いて説明する。図1、図2は本発明の第1実
施形態にかかる流れを可視化する装置を示している。図
1において、全体を符号10で示す本発明の第1実施形
態にかかる流れを可視化する装置は、パルス状にレーザ
ー光LOを射出するレーザ11と、レーザ11から射出
されたレーザー光LOをシート状のパルスレーザー光に
整形するためのレンズ群12とを備えており、レンズ群
12によりシート状に整形されたレーザー光LSは測定
場13に入射される。
【0015】また前記装置10は、一酸化窒素(NO)
のボンベ16を有しており、ボンベ16はチューブ14
(トレーサを測定場に供給するトレーサ供給通路)と接
続している。このチューブ14は、その先端が測定場1
3に位置しており、該先端とボンベ16との間の領域に
ON−OFF弁として作用する電磁弁15が介装されて
いる。ここで、レーザ11、レンズ群12は、「シート
状に整形されたレーザ光を照射するレーザ照射機構」を
構成し、チューブ14、電磁弁15、一酸化窒素ボンベ
16は「トレーサを測定場に供給するトレーサ供給機
構」を構成する。
【0016】一酸化窒素は、前述した通りレーザ誘起蛍
光を発して所謂トレーサととして作用する。また、電磁
弁15のON−OFFのタイミングは、レーザ11から
射出或いは照射されるパルスレーザの射出(照射)タイ
ミングに同期するように制御される。なお、符号17
は、シート状レーザー光LSが照射されて、トレーサで
ある一酸化窒素が誘起蛍光を発行した状態を記録するた
めのカメラを示している。
【0017】ここまでの構成は従来技術と概略同様であ
るが、図1及び図2の実施形態においては、特に図2に
おいて明確に示されているように、チューブ14の先端
(測定場側の先端)に、「圧力損失が高く以って流速を
減速せしめる構造」として多孔質部材20が取り付けら
れている。
【0018】ボンベ16から供給された一酸化窒素は、
電磁弁15が「開(或いはON)」状態となった時にチ
ューブ14の先端から測定場13内へ噴出するが、ボン
ベ16内の圧力により(測定場13内に噴出するべき)
一酸化窒素に付加されたヘッドは、多孔質部材20を通
過する際に圧力損失により消失する。そのため、多孔質
部材20を通過して測定場13内に供給された一酸化窒
素(図2において、符号GLで示す)は、それ自体は殆
ど流速を有していない。そのため、可視化して測定する
べき流れ(図2において、符号tで示す流線を持つ流
れ)が、一酸化窒素の流れにより撹乱される事が無い。
そして、シート状のレーザー光LSが照射されると一酸
化窒素がレーザ誘起蛍光を発し、それをカメラ17(観
察工程を行う観察手段)で撮影して、流れの可視化が行
われる。
【0019】ここで、図1及び図2の実施形態では、チ
ューブ14の先端には多孔質部材20が取り付けられて
いるが、それに変えて、比較的目が細かい金属製網をチ
ューブ14に設けても良い。この場合においても、当該
「比較的目が細かい金属製網」は「圧力損失が高く以っ
て流速を減速せしめる構造」として、一酸化窒素が保有
するヘッドを損失せしめ、可視化して測定するべき流れ
が当該一酸化窒素の噴出により撹乱される事を防止する
作用を奏する。
【0020】図3は本発明の第2実施形態にかかる流れ
の可視化装置を示している。全体を符号30で示す流れ
を可視化する装置は、図1、図2で示す第1実施形態と
概略同様な構成を有しているが、レーザー光LOを射出
(照射)するためのレーザ31が、色素レーザ或いはオ
プティカルパラメトリック発振機(以下、「OPO」と
略記する)を有するOPOシステムとして構成されてい
る。
【0021】そして、レーザ31を色素レーザ或いはO
POシステムとした事により、レーザ31においては、
「励起」と「波長選択して発振」という作用が行われ、
測定場13の温度に合わせて、最適な一酸化窒素の振動
エネルギー準位を使用する事が出来る。例えば、226
nm付近の振動エネルギー準位が比較的低い数値にかか
る遷移を用いれば、火炎中等の高温領域に限定されるこ
と無く、室温或いは常温の比較的低温の測定場であって
も、流れの可視化が可能となる。そのため、流れ場の観
察、測定に非常に効果的である。
【0022】なお、図示の実施形態はあくまでも例示で
あり、本発明の技術的範囲を制限する趣旨のものではな
い事を付記する。
【0023】
【発明の効果】本発明の作用効果を以下に列挙する。
【0024】(1) 可視化して測定するべき流れが、
測定場に供給される一酸化窒素の流れにより撹乱される
事が防止される。 (2) 一酸化窒素がレーザ誘起蛍光を発し、流れの可
視化が好適に行われる。 (3) 従来の流れの可視化装置に対して、大幅な改造
を施す必要が無い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のブロック図。
【図2】図1の矢印F2部分の拡大図。
【図3】本発明の第2実施形態のブロック図。
【図4】従来の流れを可視化する装置のブロック図。
【図5】図4の矢印F5部分の拡大図。
【符号の説明】
10、30…流れを可視化する装置 LO…レーザー光 1、11、31…レーザ LS…シート状のパルスレーザー光 2、12…レンズ群 3、13…測定場 4、14…チューブ 5、15…電磁弁 6、16…一酸化窒素ボンベ 7、17…カメラ 20…多孔質部材

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トレーサを測定場に供給するトレーサ供
    給工程と、シート状に整形されたレーザー光を照射する
    レーザ照射工程と、トレーサがレーザ光を照射されてレ
    ーザ誘起蛍光を発した状態を観察する工程とを含み、前
    記トレーサ供給工程では、トレーサが測定場に供給され
    る直前に圧力損失が高く以って流速を減速せしめる構造
    を通過して、トレーサが保有しているヘッドが圧力損失
    によって消失する事を特徴とする流れを可視化する方
    法。
  2. 【請求項2】 シート状に整形されたレーザ光を照射す
    るレーザ照射機構と、トレーサを測定場に供給するトレ
    ーサ供給機構とを有し、該トレーサ供給機構は、トレー
    サを測定場に供給するトレーサ供給通路と、該トレーサ
    供給通路の先端に設けられた圧力損失が高く以って流速
    を減速せしめる構造、とを備えている事を特徴とする流
    れを可視化する装置。
JP22194898A 1998-08-05 1998-08-05 流れを可視化する方法及び装置 Expired - Fee Related JP3560279B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22194898A JP3560279B2 (ja) 1998-08-05 1998-08-05 流れを可視化する方法及び装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22194898A JP3560279B2 (ja) 1998-08-05 1998-08-05 流れを可視化する方法及び装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000055779A true JP2000055779A (ja) 2000-02-25
JP3560279B2 JP3560279B2 (ja) 2004-09-02

Family

ID=16774675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22194898A Expired - Fee Related JP3560279B2 (ja) 1998-08-05 1998-08-05 流れを可視化する方法及び装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3560279B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012139065A2 (en) * 2011-04-08 2012-10-11 Technos, Inc. Apparatuses and methods for visualizing air flow around vehicles
CN104655393A (zh) * 2015-03-18 2015-05-27 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种简易风场模拟系统
CN109870288A (zh) * 2019-01-25 2019-06-11 西北工业大学 一种基于激光诱发粒子技术的空气流动显示方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012139065A2 (en) * 2011-04-08 2012-10-11 Technos, Inc. Apparatuses and methods for visualizing air flow around vehicles
WO2012139065A3 (en) * 2011-04-08 2013-01-31 Technos, Inc. Apparatuses and methods for visualizing air flow around vehicles
CN104655393A (zh) * 2015-03-18 2015-05-27 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种简易风场模拟系统
CN109870288A (zh) * 2019-01-25 2019-06-11 西北工业大学 一种基于激光诱发粒子技术的空气流动显示方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP3560279B2 (ja) 2004-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Narayanan et al. Dynamics and control of an isolated jet in crossflow
Fugger et al. Structure and dynamics of CH2O, OH, and the velocity field of a confined bluff-body premixed flame, using simultaneous PLIF and PIV at 10 kHz.
US5110204A (en) Velocity measurement by the vibrational tagging of diatomic molecules
JP5646957B2 (ja) 流体流れの可視化装置および可視化方法
Desevaux A method for visualizing the mixing zone between two co-axial flows in an ejector
Danehy et al. FLEET velocimetry for aerodynamics
Brieschenk et al. Visualization of jet development in laser-induced plasmas
Trigub et al. CuBr laser for nanopowder production visualization
JP2000055779A (ja) 流れを可視化する方法及び装置
JP2000055781A (ja) 流れを可視化する方法及び装置
JP3560280B2 (ja) 流れを可視化する装置
JP2001287064A (ja) レーザ溶接部可視化装置
Doleiden et al. Impact of central piloting on the static and dynamic stability of swirl-stabilized flames
Getsinger Shear layer instabilities and mixing in variable density transverse jet flows
Tsunoda et al. Planar laser-induced fluorescence study on the diffusion field of a round jet in a uniform counter-flow
JP2004163180A (ja) 流れ場の温度、圧力、速度分布の同時計測方法および装置
Kapusta et al. Laser diagnostics for urea-water solution spray characterization
Beutner et al. Characterization of schlieren light source using laser-induced optical breakdown in argon
Volpe et al. Laser-induced gas breakdown as a light source for schlieren and shadowgraph particle image velocimetry
Sosa Advanced optical diagnostics in hypersonic flows
Giles et al. Time-resolved Thomson-scattering measurements of ion fluctuations driven by stimulated Brillouin scattering
Duan Investigations of plasma instabilities in a spray torch
Cabalo et al. Micro-UV detector
Rajamanickam et al. Insights into the dynamics of local flame extinction events in CH4-H2 turbulent flames
Böhm et al. Diagnostics at high repetition rates: new insights into transient combustion phenomena

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040317

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040420

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040521

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040521

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080604

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090604

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100604

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110604

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120604

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees