JP3408719B2 - 流体の可視化や流量計測における流動流体中への粒子供給装置 - Google Patents
流体の可視化や流量計測における流動流体中への粒子供給装置Info
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- JP3408719B2 JP3408719B2 JP14205997A JP14205997A JP3408719B2 JP 3408719 B2 JP3408719 B2 JP 3408719B2 JP 14205997 A JP14205997 A JP 14205997A JP 14205997 A JP14205997 A JP 14205997A JP 3408719 B2 JP3408719 B2 JP 3408719B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体を可視化する
ため等に用いられる流動流体中への粒子供給装置に関す
る。
ため等に用いられる流動流体中への粒子供給装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】各種流体機械における流体の内部流動
や、飛翔体や橋梁などにおける空気の外部流動の状況を
把握する手段として、それらの縮尺模型を用いた風洞実
験の可視化が有効である。
や、飛翔体や橋梁などにおける空気の外部流動の状況を
把握する手段として、それらの縮尺模型を用いた風洞実
験の可視化が有効である。
【０００３】この可視化のための方法としては、タフト
法・トレーサ法・光学的方法とに大別され、その中でも
流れの中に流体によく追従する粒子を直接注入し、物体
周りの粒子の運動を観察することにより流体の動きを観
察する方法がよく用いられている。上記粒子は、流体の
動きの可視化のみではなく、レーザ流速計による流速計
測にも用いられ、粒子を使用する実験は非常に有効で活
用頻度の多いものである。
法・トレーサ法・光学的方法とに大別され、その中でも
流れの中に流体によく追従する粒子を直接注入し、物体
周りの粒子の運動を観察することにより流体の動きを観
察する方法がよく用いられている。上記粒子は、流体の
動きの可視化のみではなく、レーザ流速計による流速計
測にも用いられ、粒子を使用する実験は非常に有効で活
用頻度の多いものである。
【０００４】従来の外部流動の可視化のための粒子供給
装置を備えた風洞実験装置について、図３により説明す
る。図３において、０１は送風機、０２はオリフィス配
管、０３は流量計測用オリフィス板、０４はオリフィス
板０３の前後の圧力検出端０１４に接続された圧力差検
出器、０６はダクト、０１７は粒子供給管０１２ととも
に粒子供給装置を形成する容器である。
装置を備えた風洞実験装置について、図３により説明す
る。図３において、０１は送風機、０２はオリフィス配
管、０３は流量計測用オリフィス板、０４はオリフィス
板０３の前後の圧力検出端０１４に接続された圧力差検
出器、０６はダクト、０１７は粒子供給管０１２ととも
に粒子供給装置を形成する容器である。
【０００５】上記において、送風機０１を駆動すると、
ダクト０６内の空気はオリフィス配管０２を介して送風
機０１により吸込まれ、オリフィス板０３の前後に圧力
差を発生し、ダクト０６内に所定の流量Ｑの風を生ず
る。
ダクト０６内の空気はオリフィス配管０２を介して送風
機０１により吸込まれ、オリフィス板０３の前後に圧力
差を発生し、ダクト０６内に所定の流量Ｑの風を生ず
る。
【０００６】このとき、ダクト０６内の圧力Ｐは送風機
０１の吸込みにより負圧になるため、容器０１７に溜め
られた粒子０１０が粒子供給管０１２を介してダクト０
６内へ供給され、風速と等速でダクト０６内を流れ、模
型０１３の周りに粒子０１０のフローパターンを形成す
る。そのため、この粒子０１０のフローパターンを観察
することにより、模型０１３の周りを流れる流体の動き
を知ることができる。
０１の吸込みにより負圧になるため、容器０１７に溜め
られた粒子０１０が粒子供給管０１２を介してダクト０
６内へ供給され、風速と等速でダクト０６内を流れ、模
型０１３の周りに粒子０１０のフローパターンを形成す
る。そのため、この粒子０１０のフローパターンを観察
することにより、模型０１３の周りを流れる流体の動き
を知ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の粒子供給装置を
備えた風洞実験装置においては、ダクト内に供給する粒
子の速度をダクトの風速と等速にするため、前記のよう
に吸込み方式で行っていた。
備えた風洞実験装置においては、ダクト内に供給する粒
子の速度をダクトの風速と等速にするため、前記のよう
に吸込み方式で行っていた。
【０００８】この吸込み方式の場合、オリフィス配管に
設けられた圧力検出端の粒子による詰まりとオリフィス
板の汚れにより、流量計測に誤差を生じるという課題が
あった。
設けられた圧力検出端の粒子による詰まりとオリフィス
板の汚れにより、流量計測に誤差を生じるという課題が
あった。
【０００９】この課題を解決するため、吐き出し方式を
採用する場合は、図４に示すように容器０１７にフロー
メータ０１６を介してポンプ０１５を接続し、このポン
プ０１５により容器０１７内を加圧してダクト０６内に
粒子０１０を供給する必要があるため、装置が大きくな
り、ダクト０６内の流量Ｑの設定に多くの時間を要する
という課題を生ずる。
採用する場合は、図４に示すように容器０１７にフロー
メータ０１６を介してポンプ０１５を接続し、このポン
プ０１５により容器０１７内を加圧してダクト０６内に
粒子０１０を供給する必要があるため、装置が大きくな
り、ダクト０６内の流量Ｑの設定に多くの時間を要する
という課題を生ずる。
【００１０】また、流体機械などにおける流体の内部流
動を可視化する場合には、模型の構造が複雑なため、模
型に合わせて粒子供給管０１２の形状等を換えることが
必要になるという課題を生じる。本発明は上記の課題を
解決しようとするものである。
動を可視化する場合には、模型の構造が複雑なため、模
型に合わせて粒子供給管０１２の形状等を換えることが
必要になるという課題を生じる。本発明は上記の課題を
解決しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】（１）本発明は、内部に
流量計測用オリフィス板が設けられたオリフィス配管か
ら流出し物体の周りを流動する流体中へ粒子を供給す
る、流体の可視化や流量計測における流動流体中への粒
子供給装置であって、上記流量計測用オリフィス板の後
流側のオリフィス配管内に設けられた粒子供給用オリフ
ィス板、同オリフィス板の後流側の静圧最低点の位置の
オリフィス配管の上壁に接続され、内壁の傾斜部は安息
角以上の角度の逆円錐台形状の貫通孔であり、その先端
の開口部が粒子を少しずつ排出し得る小さな内径を有す
るノズル部がその先端に設けられた分岐管、および同分
岐管の後端に接続された粒子容器により形成されたこと
を特徴としている。
流量計測用オリフィス板が設けられたオリフィス配管か
ら流出し物体の周りを流動する流体中へ粒子を供給す
る、流体の可視化や流量計測における流動流体中への粒
子供給装置であって、上記流量計測用オリフィス板の後
流側のオリフィス配管内に設けられた粒子供給用オリフ
ィス板、同オリフィス板の後流側の静圧最低点の位置の
オリフィス配管の上壁に接続され、内壁の傾斜部は安息
角以上の角度の逆円錐台形状の貫通孔であり、その先端
の開口部が粒子を少しずつ排出し得る小さな内径を有す
るノズル部がその先端に設けられた分岐管、および同分
岐管の後端に接続された粒子容器により形成されたこと
を特徴としている。
【００１２】上記において、粒子供給用オリフィス板の
すぐ近くの後流側には静圧最低点が形成されるため、こ
の位置のオリフィス配管の上壁に設けられたノズル部か
らは、粒子容器内に貯えられた粒子が分岐管を介してオ
リフィス配管内に自動的に供給される。
すぐ近くの後流側には静圧最低点が形成されるため、こ
の位置のオリフィス配管の上壁に設けられたノズル部か
らは、粒子容器内に貯えられた粒子が分岐管を介してオ
リフィス配管内に自動的に供給される。
【００１３】また、上記ノズル部は、逆円錐台形状の貫
通孔が設けられ、内壁の傾斜部は安息角以上の角度のた
め、粒子はノズル部内での詰まりが抑制され、スムース
にオリフィス配管内に供給される。
通孔が設けられ、内壁の傾斜部は安息角以上の角度のた
め、粒子はノズル部内での詰まりが抑制され、スムース
にオリフィス配管内に供給される。
【００１４】更に、ノズル部先端の開口部は、その内径
が小さいため、流量計測用オリフィス板による流体の流
量計測の際に、粒子の影響を無視することができ、ま
た、このノズル部は流量計測用オリフィス板から十分離
れた後流側に設けられているため、このオリフィス板が
粒子で詰まることがなく、高精度の流量計測を続けるこ
とができ、適切な流量制御が可能となる。
が小さいため、流量計測用オリフィス板による流体の流
量計測の際に、粒子の影響を無視することができ、ま
た、このノズル部は流量計測用オリフィス板から十分離
れた後流側に設けられているため、このオリフィス板が
粒子で詰まることがなく、高精度の流量計測を続けるこ
とができ、適切な流量制御が可能となる。
【００１５】そのため、本発明に係る装置を物体の周り
を流動する流体の可視化等に用いた場合には、流体の流
動状況の観察を的確かつ効率的に実施することが可能と
なる。
を流動する流体の可視化等に用いた場合には、流体の流
動状況の観察を的確かつ効率的に実施することが可能と
なる。
【００１６】（２）本発明は、上記発明（１）に記載の
流体の可視化や流量計測における流動流体中への粒子供
給装置において、上記粒子供給用オリフィス板の前流側
のオリフィス配管と上記分岐管の間に接続されたパージ
管、および同パージ管に設けられたバルブを備えたこと
を特徴としている。
流体の可視化や流量計測における流動流体中への粒子供
給装置において、上記粒子供給用オリフィス板の前流側
のオリフィス配管と上記分岐管の間に接続されたパージ
管、および同パージ管に設けられたバルブを備えたこと
を特徴としている。
【００１７】上記において，粒子供給用オリフィス板の
前後のオリフィス配管内は圧力差があるため、バルブを
開くとパージ管内を流体が流れ、ノズル部の内壁の傾斜
に沿って噴出する。
前後のオリフィス配管内は圧力差があるため、バルブを
開くとパージ管内を流体が流れ、ノズル部の内壁の傾斜
に沿って噴出する。
【００１８】そのため、上記ノズル部に粒子による詰ま
りを生じた場合、バルブを開いてパージ管より流体を噴
出することにより、ノズル部の詰まりを直ちに除去する
ことが可能となる。
りを生じた場合、バルブを開いてパージ管より流体を噴
出することにより、ノズル部の詰まりを直ちに除去する
ことが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態に係る流動
流体中への粒子供給装置について、図１及び図２により
説明する。
流体中への粒子供給装置について、図１及び図２により
説明する。
【００２０】なお、本実施形態は、一端に送風機１が接
続され内部に流量計測用オリフィス板３が設けられたオ
リフィス配管２と、同オリフィス配管２の他端に接続さ
れ内部に模型２０が配設されるダクト６と、上記流量計
測用オリフィス板３の前後部に接続されその圧力差を検
出する圧力差検出器４を備えた風洞に適用されたもので
ある。
続され内部に流量計測用オリフィス板３が設けられたオ
リフィス配管２と、同オリフィス配管２の他端に接続さ
れ内部に模型２０が配設されるダクト６と、上記流量計
測用オリフィス板３の前後部に接続されその圧力差を検
出する圧力差検出器４を備えた風洞に適用されたもので
ある。
【００２１】また、この風洞は、上記送風機１より供給
されオリフィス配管２及びダクト６内を流れる流体の流
量Ｑが圧力差検出器４により検出される圧力差により設
定され、上記模型２０の周りの流体の流動状況の把握の
ために用いられるものである。
されオリフィス配管２及びダクト６内を流れる流体の流
量Ｑが圧力差検出器４により検出される圧力差により設
定され、上記模型２０の周りの流体の流動状況の把握の
ために用いられるものである。
【００２２】図１及び図２に示す本実施形態に係る粒子
供給装置は、上記風洞において、流量計測用オリフィス
板３から十分離れた後流側のオリフィス配管２内の位置
に配設された粒子供給用オリフィス板８、同オリフィス
板８のすぐ後の図１（ｂ）に示す静圧最低点の位置のオ
リフィス配管２の上壁にその先端のノズル部１１が接続
された分岐管１０、同分岐管１０の反ノズル部側に設け
られた粒子容器１８、および上記オリフィス配管２のオ
リフィス板８より前流側の部分と上記ノズル部１１の間
に接続されバルブ１７が設けられたパージ管１５を備え
ている。
供給装置は、上記風洞において、流量計測用オリフィス
板３から十分離れた後流側のオリフィス配管２内の位置
に配設された粒子供給用オリフィス板８、同オリフィス
板８のすぐ後の図１（ｂ）に示す静圧最低点の位置のオ
リフィス配管２の上壁にその先端のノズル部１１が接続
された分岐管１０、同分岐管１０の反ノズル部側に設け
られた粒子容器１８、および上記オリフィス配管２のオ
リフィス板８より前流側の部分と上記ノズル部１１の間
に接続されバルブ１７が設けられたパージ管１５を備え
ている。
【００２３】上記において、オリフィス配管２内を流体
が流れると、粒子供給用オリフィス板８のすぐ近くの後
流側には、図１（ｂ）に示すようにこのオリフィス板８
による縮流により静圧最低点９が形成される。
が流れると、粒子供給用オリフィス板８のすぐ近くの後
流側には、図１（ｂ）に示すようにこのオリフィス板８
による縮流により静圧最低点９が形成される。
【００２４】粒子容器１８が接続された分岐管１０の先
端に設けられたノズル部１１は、この静圧最低点９の位
置のオリフィス配管２の上壁に接続されているため、オ
リフィス配管２内を流体が流れると、粒子容器１８内の
粒子１３は、分岐管１０及びノズル部１１を介してオリ
フィス配管２内に自動的に供給される。
端に設けられたノズル部１１は、この静圧最低点９の位
置のオリフィス配管２の上壁に接続されているため、オ
リフィス配管２内を流体が流れると、粒子容器１８内の
粒子１３は、分岐管１０及びノズル部１１を介してオリ
フィス配管２内に自動的に供給される。
【００２５】また、上記ノズル部１１は、図２（ａ）に
示すように粒子１３の安息角以上の角度θの傾斜部１９
が設けられているため、ノズル部１１内での粒子１３の
詰まりは抑制され、オリフィス配管２内への粒子１３の
供給はスムースに行われる。なお、上記安息角は通常４
５°〜５０°が好ましく、本実施形態においては４５°
とした。
示すように粒子１３の安息角以上の角度θの傾斜部１９
が設けられているため、ノズル部１１内での粒子１３の
詰まりは抑制され、オリフィス配管２内への粒子１３の
供給はスムースに行われる。なお、上記安息角は通常４
５°〜５０°が好ましく、本実施形態においては４５°
とした。
【００２６】上記ノズル部１１の先端の開口部１４は、
その内径が小さく、少しずつ粒子１３を排出するため、
流量計測用オリフィス板３による流体の流量計測におい
て、ノズル部１１より供給される粒子１３の影響を無視
することができる。なお、上記開口部１４の直径は約１
mmである。
その内径が小さく、少しずつ粒子１３を排出するため、
流量計測用オリフィス板３による流体の流量計測におい
て、ノズル部１１より供給される粒子１３の影響を無視
することができる。なお、上記開口部１４の直径は約１
mmである。
【００２７】また、粒子１３を投入するノズル部１１が
流量計測用オリフィス板３から十分離れた後流側に配設
されているため、上記流量計測用オリフィス板３は粒子
１３が詰まることがなく、正常な流量計測を継続するこ
とができる。
流量計測用オリフィス板３から十分離れた後流側に配設
されているため、上記流量計測用オリフィス板３は粒子
１３が詰まることがなく、正常な流量計測を継続するこ
とができる。
【００２８】上記オリフィス配管２の粒子供給用オリフ
ィス板８の上流側部分と上記分岐管１０の間には、バル
ブ１７が設けられたパージ管１５が接続されており、上
記バルブ１７を開くと、オリフィス板８の前後部の圧力
差により流体がパージ管１５内を流れ、ノズル部１１の
傾斜部１９に沿って噴出する。
ィス板８の上流側部分と上記分岐管１０の間には、バル
ブ１７が設けられたパージ管１５が接続されており、上
記バルブ１７を開くと、オリフィス板８の前後部の圧力
差により流体がパージ管１５内を流れ、ノズル部１１の
傾斜部１９に沿って噴出する。
【００２９】そのため、ノズル部１１に粒子１３が詰ま
った場合には、バルブ１７を開くことにより直ちに粒子
１３の詰まりを除去することができる。なお、本実施形
態においては、４本のパージ管１５を設け、傾斜部１９
のどの部分に粒子１３が堆積した場合にも除去できるも
のとしている。
った場合には、バルブ１７を開くことにより直ちに粒子
１３の詰まりを除去することができる。なお、本実施形
態においては、４本のパージ管１５を設け、傾斜部１９
のどの部分に粒子１３が堆積した場合にも除去できるも
のとしている。
【００３０】本実施形態においては、送風機１より流体
をオリフィス配管２内に吐き出す方式の場合について説
明しているが、送風機１がダクト６の後流側に接続され
てダクト６内より流体を吸込む場合にも、図２に示すよ
うな静圧最低点が形成されるため、吸込み方式の場合に
おいても適用可能である。
をオリフィス配管２内に吐き出す方式の場合について説
明しているが、送風機１がダクト６の後流側に接続され
てダクト６内より流体を吸込む場合にも、図２に示すよ
うな静圧最低点が形成されるため、吸込み方式の場合に
おいても適用可能である。
【００３１】
【発明の効果】本発明の流動流体中への粒子供給装置
は、内部に流量計測用オリフィス板が設けられたオリフ
ィス配管内の同オリフィス板の後流側に設けられた粒子
供給用オリフィス板と、同粒子供給用オリフィス板の後
流側のオリフィス配管の上壁に接続されたノズル部がそ
の先端に設けられた分岐管と、同分岐管の後端に接続さ
れた粒子容器とにより形成されたものとしたことによっ
て、粒子供給用オリフィス板により形成される静圧最低
点の位置に分岐管のノズル部が配設されるため、また、
このノズル部は、内径の傾斜部が安息角以上の角度の逆
円錐台形状の貫通孔が設けられているため、粒子容器内
の粒子を分岐管及びノズル部を介してオリフィス配管内
にスムースに自動供給することが可能となり、上記ノズ
ル部の先端の開口部の内径が粒子を少しずつ排出し得る
小さな内径であるため、また、上記流量計測用オリフィ
ス板はノズル部から離れて前流側に位置して粒子が詰ま
ることがないため、流体の高精度の流量計測を継続する
ことができ、適切な流量制御が可能となり、本発明に係
る装置を流動する流体の可視化等に用いた場合には、流
体の流動状況の的確かつ効率的な観察が可能となる。
は、内部に流量計測用オリフィス板が設けられたオリフ
ィス配管内の同オリフィス板の後流側に設けられた粒子
供給用オリフィス板と、同粒子供給用オリフィス板の後
流側のオリフィス配管の上壁に接続されたノズル部がそ
の先端に設けられた分岐管と、同分岐管の後端に接続さ
れた粒子容器とにより形成されたものとしたことによっ
て、粒子供給用オリフィス板により形成される静圧最低
点の位置に分岐管のノズル部が配設されるため、また、
このノズル部は、内径の傾斜部が安息角以上の角度の逆
円錐台形状の貫通孔が設けられているため、粒子容器内
の粒子を分岐管及びノズル部を介してオリフィス配管内
にスムースに自動供給することが可能となり、上記ノズ
ル部の先端の開口部の内径が粒子を少しずつ排出し得る
小さな内径であるため、また、上記流量計測用オリフィ
ス板はノズル部から離れて前流側に位置して粒子が詰ま
ることがないため、流体の高精度の流量計測を継続する
ことができ、適切な流量制御が可能となり、本発明に係
る装置を流動する流体の可視化等に用いた場合には、流
体の流動状況の的確かつ効率的な観察が可能となる。
【００３２】また、上記オリフィス配管の粒子供給用オ
リフィス板より前流側の部分と上記分岐管の間に接続さ
れたパージ管と、同パージ管に設けられたバルブを備え
たものとしたことによって、上記ノズル部に粒子による
詰まりを生じた場合には、バルブを開くことにより直ち
に詰まりを除去することが可能となる。
リフィス板より前流側の部分と上記分岐管の間に接続さ
れたパージ管と、同パージ管に設けられたバルブを備え
たものとしたことによって、上記ノズル部に粒子による
詰まりを生じた場合には、バルブを開くことにより直ち
に詰まりを除去することが可能となる。
【図１】本発明の実施の一形態に係る流動流体中への粒
子供給装置の説明図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は静圧
最低点の説明図である。
子供給装置の説明図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は静圧
最低点の説明図である。
【図２】上記一実施形態に係るノズル部の拡大図で、
（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図であ
る。
（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図であ
る。
【図３】従来の粒子供給装置を備えた風洞実験装置の説
明図である。
明図である。
【図４】従来の吐き出し方式の場合に適用される粒子供
給装置の説明図である。
給装置の説明図である。
１ 送風機
２ オリフィス配管
３ 流量計測用オリフィス板
４ 圧力差検出器
６ ダクト
８ 粒子供給用オリフィス板
９ 静圧最低点
１０ 分岐管
１１ ノズル部
１３ 粒子
１４ 開口部
１５ パージ管
１７ バルブ
１８ 粒子容器
２０ 模型
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01M 9/06
G01M 10/00
Claims (2)
- 【請求項１】 内部に流量計測用オリフィス板が設けら
れたオリフィス配管から流出し物体の周りを流動する流
体中へ粒子を供給する、流体の可視化や流量計測におけ
る流動流体中への粒子供給装置であって、上記流量計測
用オリフィス板の後流側のオリフィス配管内に設けられ
た粒子供給用オリフィス板、同オリフィス板の後流側の
静圧最低点の位置のオリフィス配管の上壁に接続され、
内壁の傾斜部は安息角以上の角度の逆円錐台形状の貫通
孔であり、その先端の開口部が粒子を少しずつ排出し得
る小さな内径を有するノズル部がその先端に設けられた
分岐管、および同分岐管の後端に接続された粒子容器に
より形成されたことを特徴とする流体の可視化や流量計
測における流動流体中への粒子供給装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の流体の可視化や流量計
測における流動流体中への粒子供給装置において、上記
粒子供給用オリフィス板の前流側のオリフィス配管と上
記分岐管の間に接続されたパージ管、および同パージ管
に設けられたバルブを備えたことを特徴とする流体の可
視化や流量計測における流動流体中への粒子供給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14205997A JP3408719B2 (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 流体の可視化や流量計測における流動流体中への粒子供給装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14205997A JP3408719B2 (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 流体の可視化や流量計測における流動流体中への粒子供給装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10332528A JPH10332528A (ja) | 1998-12-18 |
| JP3408719B2 true JP3408719B2 (ja) | 2003-05-19 |
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ID=15306471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14205997A Expired - Fee Related JP3408719B2 (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 流体の可視化や流量計測における流動流体中への粒子供給装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| CN102620904B (zh) * | 2012-03-27 | 2014-08-20 | 中国矿业大学 | 一种流场显示实验装置 |
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| CN103471809B (zh) * | 2013-09-12 | 2015-10-28 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种超高频响等离子体流动测量装置 |
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1997
- 1997-05-30 JP JP14205997A patent/JP3408719B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH10332528A (ja) | 1998-12-18 |
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