JP2962118B2 - 気液混相流れ場の液体場可視化方法 - Google Patents
気液混相流れ場の液体場可視化方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、気液混相流れ場の液体
場可視化装置に関するものである。
場可視化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】周知の通り、流れの可視化方法により流
れを把握する試みは古くからなされており、壁面トレー
ス法、タフト法、直接注入法がよく知られている。
れを把握する試みは古くからなされており、壁面トレー
ス法、タフト法、直接注入法がよく知られている。
【０００３】これらの方法のうち、壁面トレース法は壁
面に油等を塗布し、流れによって現れる筋模様から流れ
の状態、方向、速度を求めるものである。また、タフト
法は多数の糸を物体表面または、流れの中に設置された
ワイヤーに張り、そのなびき具合から流れを測定するも
のである。さらに、直接注入法は、流れに染料を注入
し、その染料の流跡を可視化するものである。
面に油等を塗布し、流れによって現れる筋模様から流れ
の状態、方向、速度を求めるものである。また、タフト
法は多数の糸を物体表面または、流れの中に設置された
ワイヤーに張り、そのなびき具合から流れを測定するも
のである。さらに、直接注入法は、流れに染料を注入
し、その染料の流跡を可視化するものである。
【０００４】ところで、近年、流れ領域全体を同時に可
視化し、流速や流れ関数等の物理量を算出することに対
する関心が高まっている。このような可視化を実現する
試みとして、液体中にトレーサ粒子を懸濁させ、可視化
空間にシート状に拡げたレーザ光を照射し、トレーサ粒
子の散乱光を画像化する方法（例えば、特開平４−２９
３８号）が提案されている。
視化し、流速や流れ関数等の物理量を算出することに対
する関心が高まっている。このような可視化を実現する
試みとして、液体中にトレーサ粒子を懸濁させ、可視化
空間にシート状に拡げたレーザ光を照射し、トレーサ粒
子の散乱光を画像化する方法（例えば、特開平４−２９
３８号）が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来から知られている
可視化方法は、以下に述べるような問題があった。すな
わち、壁面トレース法では、壁面から離れた空間での流
れの測定が困難である。
可視化方法は、以下に述べるような問題があった。すな
わち、壁面トレース法では、壁面から離れた空間での流
れの測定が困難である。
【０００６】また、タフト法では、流れの中に異物を設
置することから、流れそのものが変化してしまうため、
精緻な測定が困難である。さらに、直接注入法では、染
料の流跡上での速度は把握できるが、流れ場全体を同時
に可視化することができないという問題があった。
置することから、流れそのものが変化してしまうため、
精緻な測定が困難である。さらに、直接注入法では、染
料の流跡上での速度は把握できるが、流れ場全体を同時
に可視化することができないという問題があった。
【０００７】さらに、トレーサ粒子の散乱光を画像化す
る方法（特開平４−２９３８号）を気液混相流れに適用
する場合には、可視化空間に存在する気泡からの散乱光
とトレーサ粒子の散乱光とを画像上で分離するのが困難
なため、気液混相流れ場において、液体場のみを可視化
することができない問題があった。
る方法（特開平４−２９３８号）を気液混相流れに適用
する場合には、可視化空間に存在する気泡からの散乱光
とトレーサ粒子の散乱光とを画像上で分離するのが困難
なため、気液混相流れ場において、液体場のみを可視化
することができない問題があった。
【０００８】本発明は上述の問題点にかんがみ、気液混
相流れ場において、液体場のみを可視化できるようにす
ることを目的とする。
相流れ場において、液体場のみを可視化できるようにす
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の気液混相流れ場
の液体場可視化方法は、気液混相流れ場に硫化亜鉛粒
子、または硫化亜鉛を表面にコーティングした粒子をト
レーサ粒子として混入する第１の処理と、波長が２５０
〜４００ｎｍ、エネルギー密度が５０ｋＷ／ｍｍ2 ／パ
ルス以上で発振周波数が１０Ｈｚ以下のパルスショット
型レーザを外部制御装置により照射タイミングを制御し
ながら可視化空間に照射する第２の処理と、上記可視化
空間とＴＶカメラとの間に電子シャッタ機能を配設する
とともに、上記トレーサ粒子が発する蛍光を輝度増幅す
る機能を有するイメージインテンシファイアを配設し、
上記電子シャッタの開閉タイミングを外部制御装置によ
り制御して任意の時間における上記トレーサ粒子の発す
る蛍光輝度を上記イメージインテンシファイアでもって
増幅して上記ＴＶカメラで撮像する第３の処理と、上記
ＴＶカメラの出力をＴＶカメラの水平・垂直同期信号に
より同期タイミングを制御したＮＴＳＣ規格に基づく録
画媒体、もしくはＮＴＳＣ規格に準ずる録画媒体で録画
する第４の処理とからなることを特徴とする。
の液体場可視化方法は、気液混相流れ場に硫化亜鉛粒
子、または硫化亜鉛を表面にコーティングした粒子をト
レーサ粒子として混入する第１の処理と、波長が２５０
〜４００ｎｍ、エネルギー密度が５０ｋＷ／ｍｍ2 ／パ
ルス以上で発振周波数が１０Ｈｚ以下のパルスショット
型レーザを外部制御装置により照射タイミングを制御し
ながら可視化空間に照射する第２の処理と、上記可視化
空間とＴＶカメラとの間に電子シャッタ機能を配設する
とともに、上記トレーサ粒子が発する蛍光を輝度増幅す
る機能を有するイメージインテンシファイアを配設し、
上記電子シャッタの開閉タイミングを外部制御装置によ
り制御して任意の時間における上記トレーサ粒子の発す
る蛍光輝度を上記イメージインテンシファイアでもって
増幅して上記ＴＶカメラで撮像する第３の処理と、上記
ＴＶカメラの出力をＴＶカメラの水平・垂直同期信号に
より同期タイミングを制御したＮＴＳＣ規格に基づく録
画媒体、もしくはＮＴＳＣ規格に準ずる録画媒体で録画
する第４の処理とからなることを特徴とする。
【００１０】また、本発明の他の特徴とするところは、
光源から射出されたレーザビームをビームスプリッタに
より複数本に分割して上記可視化空間に照射するように
している。
光源から射出されたレーザビームをビームスプリッタに
より複数本に分割して上記可視化空間に照射するように
している。
【００１１】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、光源から射出されたレーザビームをシリンドリカル
レンズによりシート状に拡げ、上記可視化空間に照射す
るようにしている。
は、光源から射出されたレーザビームをシリンドリカル
レンズによりシート状に拡げ、上記可視化空間に照射す
るようにしている。
【００１２】
【作用】硫化亜鉛粒子、または硫化亜鉛を表面にコーテ
ィングした粒子に、波長が２５０〜４００ｎｍのレーザ
光を照射すると、ルミネセンスにより緑色の蛍光を発す
る。また、硫化亜鉛粒子の残光寿命は約１秒なので、レ
ーザを照射していないタイミングのトレーサ粒子の蛍光
のみを撮像することにより、画像上でトレーサ粒子と気
泡とを分離することが可能となる。
ィングした粒子に、波長が２５０〜４００ｎｍのレーザ
光を照射すると、ルミネセンスにより緑色の蛍光を発す
る。また、硫化亜鉛粒子の残光寿命は約１秒なので、レ
ーザを照射していないタイミングのトレーサ粒子の蛍光
のみを撮像することにより、画像上でトレーサ粒子と気
泡とを分離することが可能となる。
【００１３】但し、トレーサ粒子の発する蛍光は微弱な
ため、ＴＶカメラのみで構成した撮像系で画像化するこ
とは困難である。そこで、輝度増幅機能を有するイメー
ジインテンシファイアを用いて、トレーサ粒子の発する
蛍光輝度を増幅することにより、画像化を可能とする。
ため、ＴＶカメラのみで構成した撮像系で画像化するこ
とは困難である。そこで、輝度増幅機能を有するイメー
ジインテンシファイアを用いて、トレーサ粒子の発する
蛍光輝度を増幅することにより、画像化を可能とする。
【００１４】また、トレーサ粒子の発する蛍光は、その
輝度が時間経過とともに指数関数的に減衰する。これに
対し、イメージインテンシファイアで過度な光の入力が
あると、光増幅機能に障害が発生したり、蛍光面での残
像が残ったりして瞬間の画像撮影が困難となる。さら
に、ＴＶカメラの光の蓄積方法は積分法であり、過度な
光の入力がある場合、撮像管型のＴＶカメラでは焼き付
きの問題、固体撮像素子型のＴＶカメラでは、ブルーミ
ングやスミアが発生するといった問題を生じることがあ
る。
輝度が時間経過とともに指数関数的に減衰する。これに
対し、イメージインテンシファイアで過度な光の入力が
あると、光増幅機能に障害が発生したり、蛍光面での残
像が残ったりして瞬間の画像撮影が困難となる。さら
に、ＴＶカメラの光の蓄積方法は積分法であり、過度な
光の入力がある場合、撮像管型のＴＶカメラでは焼き付
きの問題、固体撮像素子型のＴＶカメラでは、ブルーミ
ングやスミアが発生するといった問題を生じることがあ
る。
【００１５】このため、レーザ照射後の適切なタイミン
グで電子シャッタを開閉する必要がある。通常のＴＶカ
メラの電子シャッタは、ＴＶカメラ同期信号におけるフ
ィールド終了直前のタイミングでのみ開閉するため、任
意の時間でのシャッタ開閉は困難である。
グで電子シャッタを開閉する必要がある。通常のＴＶカ
メラの電子シャッタは、ＴＶカメラ同期信号におけるフ
ィールド終了直前のタイミングでのみ開閉するため、任
意の時間でのシャッタ開閉は困難である。
【００１６】そこで、イメージインテンシファイアの光
電変換面の電子シャッタ開閉タイミングとレーザ照射タ
イミングとを外部制御装置で制御することにより、レー
ザ照射後の適切なタイミングでの電子シャッタ開閉を可
能とする。
電変換面の電子シャッタ開閉タイミングとレーザ照射タ
イミングとを外部制御装置で制御することにより、レー
ザ照射後の適切なタイミングでの電子シャッタ開閉を可
能とする。
【００１７】また、波長が４００ｎｍ以下のレーザ光
は、水中での減衰が大きいため、可視化に必要なトレー
サ粒子の蛍光輝度を確保するためには、レーザ光のエネ
ルギー密度は５０ｋＷ／ｍｍ2 ／パルス以上が必要であ
る。
は、水中での減衰が大きいため、可視化に必要なトレー
サ粒子の蛍光輝度を確保するためには、レーザ光のエネ
ルギー密度は５０ｋＷ／ｍｍ2 ／パルス以上が必要であ
る。
【００１８】レーザ光のエネルギー密度を必要なだけ確
保するために、または、可視化空間の空間分解能を向上
させるために、射出されたレーザ光を波長が２５０〜４
００ｎｍ領域での透過率の高い溶融石英ガラスや合成石
英ガラスを素材としたレンズで、ビーム径を絞ることも
有効である。また、空間分解能を向上させる方法とし
て、レーザ光をピンホールを通して可視化空間に照射す
ることも効果的である。
保するために、または、可視化空間の空間分解能を向上
させるために、射出されたレーザ光を波長が２５０〜４
００ｎｍ領域での透過率の高い溶融石英ガラスや合成石
英ガラスを素材としたレンズで、ビーム径を絞ることも
有効である。また、空間分解能を向上させる方法とし
て、レーザ光をピンホールを通して可視化空間に照射す
ることも効果的である。
【００１９】さらに、光源から射出されたレーザビーム
をビームスプリッタにより複数本に分割してから可視化
空間に照射することにより、より広い空間の可視化が可
能となる。但し、この場合でもレーザ光のエネルギー密
度は、５０ｋＷ／ｍｍ2 ／パルス以上とすることが好ま
しい。また、ビームスプリッタの代わりに複数個のレー
ザ光源を使う方法も有効であることは言うまでもない。
をビームスプリッタにより複数本に分割してから可視化
空間に照射することにより、より広い空間の可視化が可
能となる。但し、この場合でもレーザ光のエネルギー密
度は、５０ｋＷ／ｍｍ2 ／パルス以上とすることが好ま
しい。また、ビームスプリッタの代わりに複数個のレー
ザ光源を使う方法も有効であることは言うまでもない。
【００２０】光源から射出されたレーザビームをシリン
ドリカルレンズによりシート状に拡げ、可視化空間に照
射することにより、二次元断面の同時可視化が可能とな
る。但し、この場合でもレーザ光のエネルギー密度は、
５０ｋＷ／ｍｍ2 ／パルス以上とすることが好ましい。
ビームスプリッタやシリンドリカルレンズの素材として
は、波長が２５０〜４００ｎｍ領域での透過率の高い溶
融石英ガラスや合成石英ガラスが好ましい。
ドリカルレンズによりシート状に拡げ、可視化空間に照
射することにより、二次元断面の同時可視化が可能とな
る。但し、この場合でもレーザ光のエネルギー密度は、
５０ｋＷ／ｍｍ2 ／パルス以上とすることが好ましい。
ビームスプリッタやシリンドリカルレンズの素材として
は、波長が２５０〜４００ｎｍ領域での透過率の高い溶
融石英ガラスや合成石英ガラスが好ましい。
【００２１】トレーサ粒子は、一旦励起されるとその蛍
光輝度は指数関数的に減衰するものの約１秒間は残光が
あるため、レーザの発振周波数が高すぎると、前照射タ
イミングで励起されたトレーサ粒子の残光のために適切
な蛍光輝度分布を確保することが困難となるので、レー
ザの発振周波数は１０Ｈｚ以下とする必要がある。
光輝度は指数関数的に減衰するものの約１秒間は残光が
あるため、レーザの発振周波数が高すぎると、前照射タ
イミングで励起されたトレーサ粒子の残光のために適切
な蛍光輝度分布を確保することが困難となるので、レー
ザの発振周波数は１０Ｈｚ以下とする必要がある。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の気液混相流れ場の液体場可視
化方法の一実施例を図面を参照して説明する。
化方法の一実施例を図面を参照して説明する。
【００２３】図１は、本発明方法を実施するための装置
の一例を示すブロック図である。図１から明らかなよう
に、この装置はＹＡＧパルスレーザ１、ハーモニックジ
ェネレータ２、ハーモニックセパレータ３、ビームプリ
ッタ４、全反射ミラー５、イメージインテンシファイア
６、ＮＴＳＣ規格に準ずるＣＣＤカメラ７、録画再生装
置８、モニター９、外部制御装置１０、肉厚５ｍｍのア
クリル製角型容器１１、この容器１１の底部に設置され
たポーラスプラグ１２等によって構成されている。
の一例を示すブロック図である。図１から明らかなよう
に、この装置はＹＡＧパルスレーザ１、ハーモニックジ
ェネレータ２、ハーモニックセパレータ３、ビームプリ
ッタ４、全反射ミラー５、イメージインテンシファイア
６、ＮＴＳＣ規格に準ずるＣＣＤカメラ７、録画再生装
置８、モニター９、外部制御装置１０、肉厚５ｍｍのア
クリル製角型容器１１、この容器１１の底部に設置され
たポーラスプラグ１２等によって構成されている。
【００２４】このように構成された本実施例の可視化装
置において、ＹＡＧパルスレーザ１から射出されたレー
ザ光は、ハーモニックジェネレータ２に入り、基本波
（波長：１０６４ｎｍ）と第２高調波（波長：５３２ｎ
ｍ）、および第３高調波（波長：３５５ｎｍ）の波長成
分を持つ光に変換される。
置において、ＹＡＧパルスレーザ１から射出されたレー
ザ光は、ハーモニックジェネレータ２に入り、基本波
（波長：１０６４ｎｍ）と第２高調波（波長：５３２ｎ
ｍ）、および第３高調波（波長：３５５ｎｍ）の波長成
分を持つ光に変換される。
【００２５】この光がハーモニックセパレータ３に入
り、波長が３５５ｎｍである第３高調波のレーザ光のみ
が抽出される。ハーモニックセパレータ３から射出され
た波長３５５ｎｍのレーザ光は、ビームスプリッタ４で
透過光と反射光の２本に分割される。そして、透過光は
そのままアクリル製角型容器１１内の流体を照射する。
また、反射光は、全反射ミラー５で任意の光路に調整さ
れてから、アクリル製角型容器１１内の流体を照射す
る。
り、波長が３５５ｎｍである第３高調波のレーザ光のみ
が抽出される。ハーモニックセパレータ３から射出され
た波長３５５ｎｍのレーザ光は、ビームスプリッタ４で
透過光と反射光の２本に分割される。そして、透過光は
そのままアクリル製角型容器１１内の流体を照射する。
また、反射光は、全反射ミラー５で任意の光路に調整さ
れてから、アクリル製角型容器１１内の流体を照射す
る。
【００２６】なお、本実施例では流体として、液体には
水、気体には空気を用いた。そして、アクリル製角型容
器１１に水を満たし、ポーラスプラグ１２を介して空気
を吹き込んだ。このアクリル製角型容器１１内の気液混
相流れ場の液体場を可視化するために、本実施例では、
平均粒径１５μｍの硫化亜鉛粒子を可視化時の平均濃度
が０．１〜０．２ｗｔ％となるように混入し、均一に分
散するように十分に攪拌した後、流れが安定化してから
アクリル製角型容器１１の可視化したい空間に上述の２
本に分割したレーザビームを照射した。
水、気体には空気を用いた。そして、アクリル製角型容
器１１に水を満たし、ポーラスプラグ１２を介して空気
を吹き込んだ。このアクリル製角型容器１１内の気液混
相流れ場の液体場を可視化するために、本実施例では、
平均粒径１５μｍの硫化亜鉛粒子を可視化時の平均濃度
が０．１〜０．２ｗｔ％となるように混入し、均一に分
散するように十分に攪拌した後、流れが安定化してから
アクリル製角型容器１１の可視化したい空間に上述の２
本に分割したレーザビームを照射した。
【００２７】一方、レーザビームを照射した可視化断面
と直交する方向に、イメージインテンシファイア６を先
端に装着したＣＣＤカメラ７を設置する。そして、レー
ザ照射により励起されたトレーサ粒子の発する蛍光をイ
メージインテンシファイア６で輝度増幅しながら、可視
化断面と直交する方向からＣＣＤカメラ７で撮像し、録
画再生装置８で録画した。なお、この録画時には、録画
再生装置８に接続されたモニター９で録画状態を確認し
た。
と直交する方向に、イメージインテンシファイア６を先
端に装着したＣＣＤカメラ７を設置する。そして、レー
ザ照射により励起されたトレーサ粒子の発する蛍光をイ
メージインテンシファイア６で輝度増幅しながら、可視
化断面と直交する方向からＣＣＤカメラ７で撮像し、録
画再生装置８で録画した。なお、この録画時には、録画
再生装置８に接続されたモニター９で録画状態を確認し
た。
【００２８】また、ＣＣＤカメラ７の水平・垂直同期タ
イミング、およびＣＣＤカメラ７の水平・垂直同期に対
するＹＡＧパルスレーザ１の照射タイミングと、イメー
ジインテンシファイア６の電子シャッタ開閉タイミング
は、外部制御装置９で制御した。
イミング、およびＣＣＤカメラ７の水平・垂直同期に対
するＹＡＧパルスレーザ１の照射タイミングと、イメー
ジインテンシファイア６の電子シャッタ開閉タイミング
は、外部制御装置９で制御した。
【００２９】次に、ＣＣＤカメラ７の水平・垂直同期に
対するＹＡＧパルスレーザ１の照射タイミングと、イメ
ージインテンシファイア６の電子シャッタ開閉タイミン
グについて説明する。
対するＹＡＧパルスレーザ１の照射タイミングと、イメ
ージインテンシファイア６の電子シャッタ開閉タイミン
グについて説明する。
【００３０】図２は、低流速の流れに対応するＣＣＤカ
メラの水平・垂直同期に対するＹＡＧパルスレーザの照
射タイミングとイメージインテンシファイアの電子シャ
ッタ開閉タイミングの一例を示したタイミングチャート
である。この場合、可視化空間上のトレーサ粒子移動速
度が６００水平走査本／ｓｅｃ以下の低流速の流れに対
応するＣＣＤカメラの水平・垂直同期に対するＹＡＧパ
ルスレーザの照射タイミングとイメージインテンシファ
イアの電子シャッタ開閉タイミングの一例を示してい
る。
メラの水平・垂直同期に対するＹＡＧパルスレーザの照
射タイミングとイメージインテンシファイアの電子シャ
ッタ開閉タイミングの一例を示したタイミングチャート
である。この場合、可視化空間上のトレーサ粒子移動速
度が６００水平走査本／ｓｅｃ以下の低流速の流れに対
応するＣＣＤカメラの水平・垂直同期に対するＹＡＧパ
ルスレーザの照射タイミングとイメージインテンシファ
イアの電子シャッタ開閉タイミングの一例を示してい
る。
【００３１】レーザ光は、第１フィールド開始後２．４
ｍｓに照射した。また、電子シャッタを第２フィールド
に１度開閉し、ＴＶカメラでの光の蓄積方法をフレーム
積分法とした。この方法では、同一フレーム画像上に
は、第２フィールドでのシャッタ時間におけるトレーサ
粒子の蛍光画像のみが記録されている。
ｍｓに照射した。また、電子シャッタを第２フィールド
に１度開閉し、ＴＶカメラでの光の蓄積方法をフレーム
積分法とした。この方法では、同一フレーム画像上に
は、第２フィールドでのシャッタ時間におけるトレーサ
粒子の蛍光画像のみが記録されている。
【００３２】図３は、高流速の流れに対応するＣＣＤカ
メラ７の水平・垂直同期に対するＹＡＧパルスレーザ１
の照射タイミングとイメージインテンシファイア６の電
子シャッタ開閉タイミングの一例を示したタイミングチ
ャートである。この場合、可視化空間上のトレーサ粒子
移動速度が１５００水平走査本／ｓｅｃ以下の高流速の
流れに対応するＣＣＤカメラの水平・垂直同期に対する
ＹＡＧパルスレーザの照射タイミングとイメージインテ
ンシファイアの電子シャッタ開閉タイミングの一例を示
している。
メラ７の水平・垂直同期に対するＹＡＧパルスレーザ１
の照射タイミングとイメージインテンシファイア６の電
子シャッタ開閉タイミングの一例を示したタイミングチ
ャートである。この場合、可視化空間上のトレーサ粒子
移動速度が１５００水平走査本／ｓｅｃ以下の高流速の
流れに対応するＣＣＤカメラの水平・垂直同期に対する
ＹＡＧパルスレーザの照射タイミングとイメージインテ
ンシファイアの電子シャッタ開閉タイミングの一例を示
している。
【００３３】レーザ光は、第１フィールド開始後２．４
ｍｓに照射し、電子シャッタを第１フィールドおよび第
２フィールドに１度づつ開閉し、ＴＶカメラでの光の蓄
積方法をフィールド積分法とした。この方法では、同一
フレーム画像上には、第１フィールドと第２フィールド
の２時刻でのシャッタ時間におけるトレーサ粒子の蛍光
画像が記録されている。
ｍｓに照射し、電子シャッタを第１フィールドおよび第
２フィールドに１度づつ開閉し、ＴＶカメラでの光の蓄
積方法をフィールド積分法とした。この方法では、同一
フレーム画像上には、第１フィールドと第２フィールド
の２時刻でのシャッタ時間におけるトレーサ粒子の蛍光
画像が記録されている。
【００３４】
【発明の効果】本発明は上述したように、気液混相流れ
場に硫化亜鉛粒子、または硫化亜鉛を表面にコーティン
グした粒子をトレーサ粒子として混入し、波長が２５０
〜４００ｎｍで、かつエネルギー密度が５０ｋＷ／ｍｍ
2 ／パルス以上で発振周波数が１０Ｈｚ以下のパルスシ
ョット型レーザを外部制御装置により照射タイミングを
制御しながら可視化空間に照射し、ＴＶカメラと可視化
空間の間に設置した電子シャッタ機能と輝度増幅機能を
有するイメージインテンシファイアを用いて、外部制御
装置により電子シャッタの開閉タイミングを制御し、任
意の時間の上記トレーサ粒子の発する蛍光輝度を増幅し
てＴＶカメラで撮像し、上記ＴＶカメラの出力をＴＶカ
メラの水平・垂直同期信号により同期タイミングを制御
したＮＴＳＣ規格に基づく録画媒体、もしくは上記ＮＴ
ＳＣ規格に準ずる録画媒体で録画するようにしたので、
レーザを照射していないタイミングで上記トレーサ粒子
からの蛍光のみを撮像することが可能となり、可視化空
間に存在する気泡からの散乱光の影響を受けないように
することができ、トレーサ粒子と気泡とを画像上で分離
して、気液混相流れ場において液体場のみを可視化する
ことができる。
場に硫化亜鉛粒子、または硫化亜鉛を表面にコーティン
グした粒子をトレーサ粒子として混入し、波長が２５０
〜４００ｎｍで、かつエネルギー密度が５０ｋＷ／ｍｍ
2 ／パルス以上で発振周波数が１０Ｈｚ以下のパルスシ
ョット型レーザを外部制御装置により照射タイミングを
制御しながら可視化空間に照射し、ＴＶカメラと可視化
空間の間に設置した電子シャッタ機能と輝度増幅機能を
有するイメージインテンシファイアを用いて、外部制御
装置により電子シャッタの開閉タイミングを制御し、任
意の時間の上記トレーサ粒子の発する蛍光輝度を増幅し
てＴＶカメラで撮像し、上記ＴＶカメラの出力をＴＶカ
メラの水平・垂直同期信号により同期タイミングを制御
したＮＴＳＣ規格に基づく録画媒体、もしくは上記ＮＴ
ＳＣ規格に準ずる録画媒体で録画するようにしたので、
レーザを照射していないタイミングで上記トレーサ粒子
からの蛍光のみを撮像することが可能となり、可視化空
間に存在する気泡からの散乱光の影響を受けないように
することができ、トレーサ粒子と気泡とを画像上で分離
して、気液混相流れ場において液体場のみを可視化する
ことができる。
【図１】本発明の気液混相流れ場の液体場可視化方法を
実施するための装置の一例を示すブロック図である。
実施するための装置の一例を示すブロック図である。
【図２】可視化空間上のトレーサ粒子移動速度が６００
水平走査本／ｓｅｃ以下の低流速の流れに対応するＣＣ
Ｄカメラの水平・垂直同期に対するＹＡＧパルスレーザ
の照射タイミングとイメージインテンシファイアの電子
シャッタ開閉タイミングの一例を示したタイミングチャ
ートである。
水平走査本／ｓｅｃ以下の低流速の流れに対応するＣＣ
Ｄカメラの水平・垂直同期に対するＹＡＧパルスレーザ
の照射タイミングとイメージインテンシファイアの電子
シャッタ開閉タイミングの一例を示したタイミングチャ
ートである。
【図３】可視化空間上のトレーサ粒子移動速度が１５０
０水平走査本／ｓｅｃ以下の高流速の流れに対応するＣ
ＣＤカメラの水平・垂直同期に対するＹＡＧパルスレー
ザの照射タイミングとイメージインテンシファイアの電
子シャッタ開閉タイミングの一例を示したタイミングチ
ャートである。
０水平走査本／ｓｅｃ以下の高流速の流れに対応するＣ
ＣＤカメラの水平・垂直同期に対するＹＡＧパルスレー
ザの照射タイミングとイメージインテンシファイアの電
子シャッタ開閉タイミングの一例を示したタイミングチ
ャートである。
１ ＹＡＧ パルスレーザ ２ ハーモニックジェネレータ ３ ハーモニックセパレータ ４ ビームスプリッタ ５ 全反射ミラー ６ イメージインテンシファイア ７ ＣＣＤカメラ ８ 録画再生装置 ９ モニター １０ 外部制御装置 １１ アクリル製角型容器 １２ ポーラスプラグ
Claims (3)
- 【請求項１】 気液混相流れ場に硫化亜鉛粒子、または
硫化亜鉛を表面にコーティングした粒子をトレーサ粒子
として混入する第１の処理と、 波長が２５０〜４００ｎｍ、エネルギー密度が５０ｋＷ
／ｍｍ2 ／パルス以上で発振周波数が１０Ｈｚ以下のパ
ルスショット型レーザを外部制御装置により照射タイミ
ングを制御しながら可視化空間に照射する第２の処理
と、 上記可視化空間とＴＶカメラとの間に電子シャッタ機能
を配設するとともに、上記トレーサ粒子が発する蛍光を
輝度増幅する機能を有するイメージインテンシファイア
を配設し、上記電子シャッタの開閉タイミングを外部制
御装置により制御して任意の時間における上記トレーサ
粒子の発する蛍光輝度を上記イメージインテンシファイ
アでもって増幅して上記ＴＶカメラで撮像する第３の処
理と、 上記ＴＶカメラの出力をＴＶカメラの水平・垂直同期信
号により同期タイミングを制御したＮＴＳＣ規格に基づ
く録画媒体、もしくはＮＴＳＣ規格に準ずる録画媒体で
録画する第４の処理とからなることを特徴とする気液混
相流れ場の液体場可視化方法。 - 【請求項２】 光源から射出されたレーザビームをビー
ムスプリッタにより複数本に分割し、上記可視化空間に
照射することを特徴とする請求項１に記載の気液混相流
れ場の液体場可視化方法。 - 【請求項３】 光源から射出されたレーザビームをシリ
ンドリカルレンズによりシート状に拡げ、上記可視化空
間に照射することを特徴とする請求項１に記載の気液混
相流れ場の液体場可視化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23427093A JP2962118B2 (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 気液混相流れ場の液体場可視化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23427093A JP2962118B2 (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 気液混相流れ場の液体場可視化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0763641A JPH0763641A (ja) | 1995-03-10 |
| JP2962118B2 true JP2962118B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=16968341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23427093A Expired - Fee Related JP2962118B2 (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 気液混相流れ場の液体場可視化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2962118B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104865043A (zh) * | 2015-05-07 | 2015-08-26 | 中国石油大学(华东) | 一种lng低温流动特性实验装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106568575B (zh) * | 2016-11-11 | 2019-01-29 | 东南大学 | 一种基于光学差异性的多射流作用流场显示装置与方法 |
| CN112504660A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-03-16 | 哈尔滨工程大学 | 一种可视化阀门流场-压力脉动耦合测量实验系统 |
-
1993
- 1993-08-26 JP JP23427093A patent/JP2962118B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104865043A (zh) * | 2015-05-07 | 2015-08-26 | 中国石油大学(华东) | 一种lng低温流动特性实验装置 |
| CN104865043B (zh) * | 2015-05-07 | 2017-03-15 | 中国石油大学(华东) | 一种lng低温流动特性实验装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0763641A (ja) | 1995-03-10 |
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