JPS59132340A - 水流モデルにおける濃度可視化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水流モデルにおいて流れ場の流体濃度を可視
化する装置に関する。

従来、水流モデルにおいて濃度を測定する方法としては
、流体の一部を抽出するサンプリング法と流れ場を作り
出す一方の流体に電解質溶液を使用してそのｉ１１度の
変化を電気伝導度の変化として測定する電気的測定法と
がある。しかし、これらはいずれも測定機器を通して流
体の１１１度を絶対的に測定するものであって、任意断
面において流れ場そのものを目視観察することによって
ｍ度及び混合に関する情報即ち定量的な情報を相対的に
一部ることができる方式ではない。したがって、流れ場
にお（プる濃度分布や変化特に乱流混合の現象の研究や
その理解をすることは容易ではない。しかも、これら濃
度測定法は、いずれも流れ場内に抽出管あるいはセンサ
をＥ９　Ｎしなければならない接融帯のため、流体の流
れを実際のものと異なるものに変えてしまう問題がある
。尚、流れ全域の動向を一目でｉ察できる可視化法とし
て気泡をトレーサに用いる気泡式１〜レーり法が古くか
ら使用されているが、この方法は比重差による誤差が大
ぎいため定量的な解析には利用できない。

本発明は、微細かつ均質な気泡が密に流体に含まれてお
れば、光を当てたときこの光が気泡に当って乱反射し測
定可能な散乱光を得ることができること、そしてその散
乱光の強度は単位体積中の気泡個数に比例すると考えら
れ、それは散乱光の強度が′ａ度に対応することである
という知見に基づきイＩされたものであって、水流モデ
ルの流れ場を形成する流体の温良を可視化づる装置を提
供づることを目的とする。

斯かる目的を達成するため、本発明は、モデル水槽と圧
力水供給源とを繋ぐ管路に直径３ｎ１ｍ以下の小孔を少
なくとも１つ穿孔したオリフィスを設置してオリフィス
通過時の局所的圧力低下に伴う脱気現象によって微細か
つ均質な気泡を水流中に大量に出現ざ住、この微細がっ
均質な気泡を密に含む水流で水槽内に流れ場を再現し、
この流れ場にスリット光を当てて気泡での乱反射により
任意断面にＪシける流れを可視化する可視化装置と、散
乱光をＴＶカメラで゛撮影し、該カメラから前記流れ場
の明るさに応じて出力される輝度信号をＲＧＢセパレー
ト回路に導入して互いに同一レベルのＲ信号、Ｇ信号、
Ｂ信号に変換し、このＲ，ＧＢ倍信号いずれか１つ又は
２つあるいは全てをそれぞれ異イｌる信号電圧レベルに
Ｊ′３いてカットオフした後カラーディスプレイ装置に
出力し、流れ舅におりる流体の濃度分布を色彩とその明
度の違いによって表示ザる擬似カラー画像装置とから構
成することにより、微細かつ均質な気泡を大量に含む流
体によって再現される水流モデルの流れ場を散乱光の強
弱に対応した任意の配色でカラー画像化し、濃度を見易
く可視化したものである。

以下本発明の構成を図面に示１一実施例に基づいて詳細
に説明する。

本発明に係るｆａ度可視化装置は、微細かつ均質な気泡
を大量に含む流体で流れ場を再現する可視化装置△と、
前記流れ場を撮影して所定潤度範囲毎に賃なる色彩で画
像再生する擬似カラー化画像シスデムＢとから成る。

第１図に本発明方法を実ｊＭすろ水流モデル可視化装置
を概略図で示す。この可視化装置は、可視化しようとづ
る流れ場を再現するモデル水４ｆ￥　（以下水槽と略称
ザる）１と、この水槽１に気泡４を混入さ仕だ流体・水
を例えば底面から供給する流体供給ユニツ１〜２及び水
槽１内の流れ場にスリット光５を照射するスリン１〜光
源３とから主に構成されている。この可視化装置におい
て、水槽１のカ゛（面から流入した流体は、水槽１内に
おいて流れ場を再現したのち水槽１の上方の排水口６が
ら図示しない排水管を通じて排水される。排水は気泡以
外の貸物を含んでおらず又気泡も一部を除いて再び水に
溶ｔプ込んでしまうため、何らの処理を施づことなくそ
のまま１）１ホしてもよいし、そのままの状態で再使用
することも可能である。尚、流体を水槽１の上方から導
入し底面から排水することも、また側壁から導入するこ
ともある。

ここで、前記水槽１に流体・水を供給する流体供給ユニ
ット２ば、図示しない圧力水供給源と水槽１の流体噴出
ロアとを結ぶ管路８の途中に設（）られたオリフィス６
とから成り、オリフィス９部分にお（プる局所的減圧作
用に伴う脱気現象によって圧送される流体中に固溶され
ている空気を気泡４として流体中に出現させ、気泡４を
大部に含んだ流体として供給するものである。

オリフス９は、直径３ｍｍＩＪ、下の小孔を少なくとも
１つ穿孔したものである。オリフィス９の小孔の径と発
生気泡４の直径及び均′ｆＸ竹とには密接な関連性があ
り、小孔直径が３１１ｎ＋を越えると、発生気泡４が極
めて不均質となり精密な測定や定量測定に適さなくなる
。一般に気泡をトレーサとして使用する場合、流れへの
追随性不良による誤差及び浮力による誤差を考慮すれば
、可視化によるｌｄ適な気泡直径は０．０６〜Ｑ、２ｎ
ｖの範囲であることが好ましく、更に気泡４の水中への
溶り込みが苧期に起こらないような条ｆ！＋を鑑みれば
０．　１ｎ１ｍ前後か最も好ましい。そこで、オリフィ
ス９の径ど発生気泡４の粒ｉ￥割合との関係を求めた本
発明者等の実験結果（第３図）によると、直径３ｍ１１
１のオリフィス９では可視化に最適な直径０．２ｍｍ以
下の気泡４が７０％程度を占めその平均直径はＱ、１１
３ｍｍであって概ね均質なものであるが、直径４ｍｍの
オリフィス９になると直径０．２ｍｍ以下の気泡が３０
％程度と低く不均質となる。この実験結果から好ましい
オリフィス径は、φ１．５ｍｍ以下であり、最も好まし
くはφ０．Ｂｎｖ以下φＱ、５１１１１１以上である。

直径Ｑ、５１１１ｍ未渦のオリフｒス９を除いたのは流
体中の塵で目詰りを起こし却って気泡発生が不安定とな
るからであり、上流に効果的なフィルタを設置して塵を
完全に除去できるのであればＱ、５ｍｍ未満の直径でも
良い。第３図の実験結果によると、オリフィス径０．８
ｍｎ＋て９ｋｇ／ｃｍ２の圧力を加えた場合、直径０．
０７８１〜０　、２１０６ｎｕｎの範囲の気泡４が発生
していることが拡大写真をマイクロスコープで測定づ−
ることによりＴｈＴｉ　認された。そして、そのときの
気泡の平均直径はほぼ０．１ｍｍで可視化足囲の中で最
も好ましい気泡径どいえる。ここで、流量を増加づる場
合には、オリフィス９の小孔′をふやして発生気泡を増
ｉｔ　することにより流体中に含まれる気泡の含有率を
一定にできる。

また、水槽１は、本実施例の場合、アクリル樹脂やガラ
ス等の透光性材料によって横断面方形の角筒形に形成さ
れており、上方に排水口６を底面に水流噴出ロアを有す
る。この水槽１は、ノズルやバーナ等の水流モデルの場
合には流れ場を形成づるための容器に過ぎないが、ファ
ーネス内の流体の流れを可視化する場合等にはそれ自体
がモデルの一部として使用される。したがって、水槽１
の形状は図示されているものに限られず、円筒やエルボ
管形智の必要に応じた種々の形状を採り得る。また、水
槽底面の水流噴出ロアには観察しようとする流れ場を再
現づるモデル例えばノズルモデ゛ルｐバーナモデル１０
等が一般に取（ｔ　４ブられる。

もつとも、モデルを水流噴出ロアから離して水槽１内に
設置し、水流噴出ロアにａ３い−では流れに何ら変化を
与えない場合もある。本実施例の場合、バーナノズルモ
デル１０とバーナタイルモデル１１とが設置され、燃料
と空気の混合状態、その割合などを測定するため、バー
ナノズルモデル１０からは気泡４が混入された流体（燃
料に相当する〉を噴出させると共にイの周囲からは気泡
が混入されていない流体く二次空気に相当する）を噴出
させてバーナタイルモデル１１内で両者を混合させるよ
うに設（プられでいる。勿論、この水流噴出ロアの個数
及び位置は図示のものに限られない。例えば、）７−ネ
スに複数のバーナを設置する場合の水流モデルのとぎに
はバーナの配置位置が熱分イ１１にちえる影響を水流モ
デルを使用して観察する場合があるｌ）ｒ　＋らである
。尚、本実施例の水槽１は周壁仝而を透光性材料で形成
していることから、観察者ないし観察機器に対向する面
が観察窓に相当し、スリット光源３に対向する面が入射
光窓に相当する。しかし、水槽１は全周壁面を透光性材
料で形成する必要はなく、少なくとも観察窓と入射光窓
がそうであれば足りる。この観察窓と入射光窓は、スリ
ット光５の入射方向と９０〜１４５度の角度の位置で最
適の乱反射が４！１られることがらその範囲に位置させ
ておけば良く、水槽１を円筒型に形成する場合には周壁
の９０〜１４５度の範囲を透孔材料で形成することによ
り代えることができる。尚、観察窓と入射光窓を除く他
の周壁面く底面を含む）を光吸収体で形成すれば、観察
室内の照明を落とさり゛とも気泡のみが散乱光によって
目立つのでＨＭが容易である。ここで、光吸収体とは水
槽１の内面のみを黒色に着色したものでも良い。更に、
流れ、場の状態を流れ方向と直交する面即ち輪切りにし
て観察する場合には、流れ場を横切るスリット光５に対
して９ｏ〜１４５反の範囲とは水槽１の天井・上方どな
る。したがって、この場合には水槽１の上方に観察者な
いし観察機器を設置する。

更に水槽１内にスリット光５を照射するスリット光源３
は、公知のいかなる手段でもよい。例えば、スライド映
写機にスリットを入れた板を捕し込みスリット光を得る
ようにしても良い。この場合、スリットの切込み方向を
変えた幾枚かのスリット板を用意することにより流れの
任意の断面を透過するスリット光５を得ることができる
。スリット光５は気泡４に当ＩＣって乱反射するが、そ
の散乱光は光が入射した方向から９０〜１４５度の範囲
で最もよく検出される特性を有している。尚、気泡４の
径が充分微細かつ一様であるとすれば散乱光の強度は単
位体積中の気泡個数即ち気泡数密度に比例すると考えら
れ、それは散乱光の強度が１度に対応することを意味す
る。

そこで、まず、圧力水供給源から水槽１に向（プて流体
を圧送づる際に、オリフィス９における局所的減圧作用
に伴なう脱気現象によって流体内に固溶されている空気
を可視化に最適な微細かつ均質な気泡として流体中に密
に出現させる。そして、この微細かつ均質な気泡を密に
含んだ流体で水槽１内に所望の流れ場を再現する。そこ
へ、スリット光５を照射すると、スリット光５が気泡４
によって乱反射し散乱するので、水流中における気泡４
の存在が第４図に示ずように火の粉の如く明瞭に表われ
流れを可視化する。このとき、散乱光の強度は単位体積
中の気泡個数即気泡密度数に比例すると考えられ、それ
は散乱光の強度が′ａ度に比例することを意味すること
から、気泡の流体中における粗密状態部濃度を散乱光の
強度という観点から目視観察できる。

更に、この水槽１内の流れは、第２図に示すような擬似
カラー化画像システムＢにおいてｍ度に対応した色彩と
明度でカラー表示される。

一実施例をブロック図で第２図に示づ前述の擬似カラー
化画像シスデムＢは、同ｉ１ｄ＋クープル２２を使用し
たベースバンド伝送によるものであって、撮像用のＴＶ
カメラ２１と、微弱な画像信号・輝度信号を増幅する増
幅回路２３、輝度信号をカラー信号に変換する擬似カラ
ー化回路２４及びカラーディスプレイ装置２５とから少
なくとも成る。

勿論、変調伝送によることも可能であるが、この場合に
は振幅変調回路や復変調′回路等が必要となることは言
うまでもない。

前記ＴＶカメラ２１としては、本発明の擬似カラー化シ
ステムにおいては１度信号を使用することから、工業用
白黒テレビカメラを使用する。カラーテレビカメラの使
用は１．輝度信号のみを取出−すことにより使用可能で
あるが、高価となるだ【プで実用的でない。

第５図に例示する擬似カラー化回路２４は、輝度信号を
互に同一レベルのＲカラー信号〈以下Ｒ信号という）、
Ｇカラー信号（以下Ｇ信ｇという）及びＢカラー信号（
以下Ｂ　４８号という）に変換するＲＧＢセパ１ノータ
ト回路２６と、このＲＧＢセパレート回路２６とカラー
ディスプレー装置２５との間のカラー信号回路において
相Ｈに異なる所定電圧レベル以下のカラー信号をカット
オフするローカット３７回路２７とから成り、輝度信号
レベルにしてカラー画像を作り出すものである。ローカ
ット３７回路２７は、ベースにカラー信号が入力される
トランジスタ２８と該トランジスタ２８のエミッタとの
間に挿入される可変抵抗器２９及びバイアス回路から成
るものであって、エミッタ側の可変抵抗器２９の抵抗値
によってトランジスタ２８の動作点を設定し、ベースに
入力されるカラー信号が前記動作点に基き決定される電
圧レベルを境界としてそれ以上にレベルの場合にのみト
ランジスタ２８が駆動される回路である。即ち、トラン
ジスタ２８のエミッタと接地との間には、基準電源３０
と接地との間に挿入された可変抵抗器２９と抵抗器３１
との直列体が存在し、このエミッタ接地間の抵抗値にて
トランジスタ２８のエミッタ側電圧レベルが設定される
。したがって、ローカットオフ回路２７は、可変抵抗器
２９によって設定されたエミッタ側電圧レベル以上のカ
ラー信号の電圧レベールがベースに入ノ〕されたときに
のみトランジスタ２８を動作させるもので、可変抵抗器
２９の抵抗値を変化させることでその値−に応じたカラ
ー信号の低レベル領域をカットして出力しないこととな
る。また、トランジスタ２８の＝ルクタはドライブ用ト
ランジスタ３２のエミッタに直結され、カットオフ後の
カラー信号を増幅した後カラーディスプレイ装置２５へ
出力するように設けられている。尚、トランジスタ２８
０工ミッタ側にはコンデンサ３３及び抵抗器３４がら成
るバイアス回路が接続され、ドライブ用１〜ランジスタ
３２のベース側にはダイオード３５と抵抗：ａ３６の並
列体を介して上記バイアス回路と共に基準電源３０に接
続されている。

前記カットオフ回路２７は、ＲＧＢセパレート回路２６
とカラーディスプレー装置２５との間の各カラー信号回
路に設けられ、可変抵抗器２９の操作により夫々穴なる
動作点を有する。したがって、このローカットオフ回路
２７を経たカラー信号は、増幅されてカラーディスプレ
ー装置２５に入力されたとき、夫々カットオフ領域を異
にするため輝度レベルに応じてＲＧ８信号の全であるい
はいずれか２色号の組合わせ若しくは１色号又は無信号
状態となるのでカラー画像を作り出す。尚、カラーディ
スプレー装置２５は、ブラウン管が最も実用的であり、
公知の種々の型式のものが使用できる。たとえば、カラ
ーテレビのブラウン管をそのまま使用しても良い。

したがって、以上のように構成された擬似カラー画像装
置において被写体は、その明るさに対応Ｊる輝度信号と
して画像人力された後互いに同一レベルのＲ，ＧＢＢ信
号一旦分解され、任意のカラー信号を任意レベルでカッ
トオフすることにより人為的にカラー信号を作り出しカ
ラー画像としてカラー受像管２５に再現される。即ち、
被写体の明るさに応じてＴＶカメラ２１がら出力される
輝度信号はＲＧＢセパレート回路２６において互いに同
一レベルのＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号にまず変換される。

次いで、各カラー信号は各々カラー信号回路に設（プら
れたカットオフ回路２７に８３いて任意のカットオフレ
ベルを設定してそれ以下の領域のものがカットオフされ
る。

例えば、１犬信号はカットオフ量をＯとしてその全てを
増幅の後カラー受像管５に出力する一方、Ｇ信号はロー
カットオフレベルを輝度レベルの最大値の１／２に又Ｇ
信号はローカットオフレベルのを輝度レベルの４／５程
度に設定してそれを越えるＧ信号及びＢ信号を出力ずよ
うにずれば、カラー受像管２５にＪ５ける画像は第６図
に示すように輝度レベルに応じて赤、黄、白の３色に擬
似カラー表示される。しかも、各色は、輝度レベルに対
応した明るさを有づる。例えば、赤を例に挙げると、赤
の領域でも明るい赤と暗い赤及びこれらの中間色が存在
Ｊるし、極めて輝度レベルがか低くなれば赤は黒に見え
る。したがって、この擬似カラー画像は人間の目には黒
、暗赤、赤、黄、白の５色に見える。尚、黒く見える部
分と暗赤を明瞭に区別させるため、Ｒ信号のローカッ１
へオフレベルを輝度レベルの最大値の１１５以下程度に
設定して低輝度領域でのカラー信号出力を抑制すること
もある。

また、第７図に示ずにうに、擬似カラー化回路２４は、
ローカットオフ回路２７の他にハイカットカフ回路３７
を設（プ、各カラー信号の低輝度領域のみならず高輝度
領域側も相互に異なるレベルでハイカットオフし、Ｒ信
号、Ｇ信−弓、及びＢ信号を夫々穴なる輝度領域に分配
することもある。

ここで、ハイカットオフ回路３７は、一定電圧レベル以
上でのカラー信号をカットオフし、そのカットオフレベ
ル未満のカラー信号のみを通過させるものである。ハイ
カットオフ回路３７の一例としては、カラー信号を１−
ランジスタ３８のベースバイアスである可変抵抗器３９
とコレクタに入力して一定レベル以上のカラー信号を地
絡させるものであって、ＲＧ　Ｂセパレート回路２６と
ローカットオフ回路２７との間の抵抗器４０から分岐さ
れる。即ち、抵抗器４０のＲＧＢセパレート回路２６側
は抵抗器４１と可変抵抗器３９どの直列体を介して接地
され、ローカットオフ回路２７側はトランジスタ３８の
コレクタに接地される。更に、トランジスタ３８は、エ
ミッタ側が設置され、ペース側が可変抵抗器３９に接続
される。そこで、可変抵抗器３９の抵抗値を変化させで
ある値に設定すると、この値に基づきペースエミッタ間
の駆動１ノベルが決定されるので゛、カラー信号がこの
駆動レベル以上の電圧レベルになったとぎトランジスタ
３８が駆動しカラー信号は地絡される。この結果、可変
抵抗器３９の設定値に基づく〕Ｊラー信号のハイレベル
がカットされることとなる。なＪ３、このハイカットオ
フ回路３７は、各カラー信号回路に夫々設けられ、異な
る駆動レベル即ちＡイカットオフレベルが夫々設定され
ている。

したがって、前記ハイカットオフ回路３７及び１］−カ
ットオフ回路２７を経たカラー信号は、増幅されてカラ
ー受像管２５に入力されたとき、夫々のカッオフ領域を
異にするため輝度レベルに応じて事なる領域く端部にお
いて重複する場合を含む）で出力されるのでノＪラー画
像を作り出す。即ち、被写体は、その明るさに対応する
輝度信号として画像入力された後互いに同一レベルのＲ
ＧＢ信号に一旦分解され、それぞれ異なるハイカットオ
フ及び１コーカツトオフレベルにてカットオフされるこ
とにより人為的に作り出されたカラー画像信号でカラー
受像′１１８５にカラー画像として再現される。ここで
、色指定は、例えば、高輝度帯を緑色に設定づるにはハ
イカットオフレベルを輝度レベルの最大値レベルに設定
すると共にローカットオフレベルを高輝度側に持上げ、
中輝度帯を青色に設定するにはハイカットオフレベルを
最大輝度レベルの２／３程度に設定すると共にローカッ
トオフレベルを中輝度側に持上げ、低輝度帯を赤色に設
定するにはハイカットオフレベルを最大輝度レベルの１
／３程度に設定すると共にローカットレベルを最低輝度
レベルに設定すれば、カラー受像管５にお【プる画像は
赤、青、緑の３色に擬似カラー表示される。このとき、
ローカットオフレベルを下領域のハイカットオフレベル
より僅か下に設定すれば、色境界部に無信号部即ち黒色
部を生ずることがないので輝度変化を観察する上で好適
である。この場合、第８図に示ずように赤、紫、青、ク
リーム、緑の５色に疑似カラー表示される。

しかも、各色は、輝度レベルに対応した明るさを有する
。例えば、赤を例に上げると、赤の領域でも明るい赤と
暗い赤及びこれらの中間色が存在するし、極めて輝度レ
ベルが低くなれば赤は黒に見える。したがって、この疑
似カラー画像は人間の目には黒、暗赤、青、クリーム、
緑の６色に見える。尚、黒く見える部分と暗赤を明瞭に
区別ざぜるため、Ｒ信号のローカットオフレベルを最低
輝度レベルより僅かに持上げて設定することにより、低
輝度領域でのカラー信号出力を抑えることもある。

更に、第９図に示すように擬似カラー化回路２４は、［
］−カッ１へオフ回路２７及びハイカッ１−オフ回路３
７の他に用度利得増幅回路４２を設（プ、１く信号、Ｇ
ｌｆｉ号及びＢ信号を夫々異なる８度領域に分配りると
共に任意のカラー信号を他のカラー弓よりも相対的に高
利得で増幅し任意の色の明るさを増すようにすることも
ある。ここで、可変利１Ｆ、？増幅回路４２の一例とし
ては、入力ベース側に可変抵抗器２３を設（プたコンプ
リメンタリ−ダーリントン回路であって、各々のカラー
信号回路において可変」氏抗器４３の抵抗値を変えるこ
とにより入カイ１−昼電圧を変化さけ゛て任意のカラー
信号を伯のカラー化８よりも結果的に高利得で増幅ざぽ
得るものがある。

この疑似カラー化回路２４にＪこれば、カラー受（８；
！管５に映し出される画像は、−■−述のハイカッ１−
Ａ］回路３７及び［ｌ−カットオフ回路２７を経てカラ
ー信号が異なる輝度レベルに分配され且つ任意のカラー
信号のみを他のカラー信号に比して高利４ｑに増幅され
て出力されるので、所定範囲の輝度レベル毎に異なる色
彩で被写体が表示されかつ任意の輝度レベルを現わす色
彩が強調されたカラー画像を作り出づ。

輝度に対応するカラー画像は、第１０図に示すように、
高輝度帯に緑色を、中輝度帯に青色を及び低輝度帯に赤
色を設定して黒、暗赤、紫、青、クリーム、緑の６色に
カラー表示したとしても、低ｉ’ｆｆ１ｉ度レベル領域
においては明１哀低下のためその変化を観察し難くなる
問題がある。そこで、１＜信号回路の可変利得増幅回路
４２内の可変抵抗器４３の抵抗値を下げることにより入
力信号電圧を高めて伯のカラー信号よりも増幅し、低輝
度帯の色を明るく強調すれば良い。例えば、気泡を密に
含む流体を燃ｒ３＋に見立てた場合の燃焼系水流−しデ
ルにＪ３いて燃焼用空気が燃料よりかなり多く単位体積
中の気泡数が少ない場合の領域は、低輝度どなりそのま
までは観察が容易でないが、ＩＲ信号を増幅して低輝度
成分を明るく強調すればその部分が輪郭を成づように浮
上るので観察が容易となる。

尚、燃焼バーナで形成される火炎は、燃料と燃焼用空気
とが理論混合比付近で最高温度に達し白熱化するのであ
るが、気泡を含む流体を燃料に見立てた萌述の水流モデ
ルにおいてその領域は気泡数が少ないために最高輝度レ
ベル領域とは異なる。

むしろ、最も輝度レベルの高い領域即ち気泡が多数存在
する領域は、実際のバーナ火炎では燃焼用空気が存在し
ないので火炎外周温度より温度が低く暗赤色に近づく。

そこで第５図の４疑似力ラー化回路に８３いて、ＲＧＢ
セパレート回路２６とローカッ１−オフ回路２７の間に
インバータ回路４４例えば第１１図に示すようなインバ
ータ回路を挿入し、理論混合比に相当する輝度領域く一
般に低輝度領域となる）の信号をもっとも電圧レベルの
高い信舅に変換する一方、本来の高輝度領域側の信号レ
ベルを低下さひることにＪζす、火炎の外周付近が白く
なるカラー画像にできる。

以上の説明より明らかなように、本発明の濃度可視化装
置は、微細かつ均質な気泡を密（こ含む水流で流れ場を
再現し、これにス１」ット）覧を当てて乱反射させるこ
とにより任意断面（こお番する流れを可視化する一方、
その散乱光をＴＶカメラで撮影し、流れ場の明るさに応
じてＴＶカメラｈＸら１月ツノされる計度信号をＲＧＢ
セノ＼レート回路にお０て互いに同一レベルのＲ信号、
Ｇ信号、Ｂ（言号に変換し、このＲＧＢ信号のいずれ６
ｔ　１つ又（よ２つあるいは全てをそれぞれ異なる電圧
レベルにお（、′Ｓでカットオフとした後カラーディス
プレー装置に出ツノしてカラー画像を構成すること（こ
より、流れ場におりる流体のｍ度分布を単位体積中にＪ
５−る気泡数即らａ度と散乱光の強度との間の相似関係
（こ基づいて所定範囲の輝度レベル毎に異なるの”とそ
の明度の違いによって表示するようにしたので、１１１
ｔｌｌ哀分布の可視化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る水流モデル【こａプ［する濃度可
視化装置を構成する流れ場可視化装置の概略図、第２図
は同じ擬似カラー画＠装置の概略図、第３図はオリフィ
ス径と気泡粒径割合との関４系を求めた実験結果を示す
グラフ、第４図は可視イヒされ！ご流れ場を示ず説明図
、第５図は擬似力ラーイヒ回路の一実施例を示す回路図
、第６図（ま１疑（以カラーイヒを示す説明図、第７図
は擬似カラー化回路の他の実施例を示す回路図、第８図
は擬似力ラーイヒを示す説明図、第９図は擬似カラー化
回路の更（こイ也の実施例を示す回路図、第１０図は擬
似）Ｊラーイヒを示づ一説明図、第１１図は擬似カラー
化回路（こ挿入されるインバータ回路を示す回路図であ
る。 １・・・水槽、　３・・・スリット光源、　４・・・気
泡、５・・・スリット光、　８・・・管路、　９・・・
オリフィス、２１・・・ＴＶカメラ、　２４・・・擬似
カラー化回路、２５・・・カラーディスプレイ装置、　
２７・・・ローカットＡ）回路、　３７・・・ハイカッ
１ヘオフ回路、４２・・・可変利得増幅回路、　Ａ・・
・可視化装置、Ｉ３・・・））１似力ラー化画像システ
ム。 第３図 Ｆカ６．８Ｋｇ／ｃｍ２Ｇ〜９．６Ｋｇ／ｃｍ２Ｇ、’
ｒＴ”４２８〜３０ｍ／ｓ気；ビ緊Ｔ用オリフィ又千Ｌ
　（ｍｍ＋）喜第４図 第９ｒｊＡ 、３７ し−−−□ 第ｔｏ　２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 モデル水槽と圧力水供給源とを繋ぐ管路に直径３１１１
   １１以下の小孔を少なくとも１つ穿孔したオ９フィスを
   設置してオリフィス通過時の局所的圧力低下に伴う脱気
   現象によって微細かつ均質な気泡を水流中に大量に出現
   さけ、この微細かつ均質な気泡を密に含む水流で水槽内
   に流れ場を再現し、この流れ場にスリット光を当てて気
   泡での乱反射により任意断面にお【プる流れを可視化す
   る可視化装置と、散乱光をＴＶカメラで撮影し、該カメ
   ラ力）ら前記流れ場の明るさに応じて出力される輝度信
   号をＲＧ　Ｂセパシー１回路に導入して互いに同一レベ
   ルのＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に変換し、このＲＧＢ信ｇ
   のいり゛れか１つ又は２つあるいは全てをそれぞれ異な
   る信号電圧レベルにおいてカットオフした後カラーディ
   スプレイ装置に出力し、流れ場におりる流体のｍ度分布
   を色彩とその明度の違いによって表示する擬似カラー画
   像装置とから成ることを特徴とする水流モデルにおける
   濃度可視化装置。