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
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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
は、例えば一酸化窒素が好ましい。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (2)
- 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
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JP22194898A JP3560279B2 (ja) | 1998-08-05 | 1998-08-05 | 流れを可視化する方法及び装置 |
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---|---|---|---|---|
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 |
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1998
- 1998-08-05 JP JP22194898A patent/JP3560279B2/ja not_active Expired - Fee Related
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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 |
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