JPS5987344A - 流れの可視化装置 - Google Patents
流れの可視化装置Info
- Publication number
- JPS5987344A JPS5987344A JP19609582A JP19609582A JPS5987344A JP S5987344 A JPS5987344 A JP S5987344A JP 19609582 A JP19609582 A JP 19609582A JP 19609582 A JP19609582 A JP 19609582A JP S5987344 A JPS5987344 A JP S5987344A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow
- light
- orifice
- water
- bubbles
- 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
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/001—Full-field flow measurement, e.g. determining flow velocity and direction in a whole region at the same time, flow visualisation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
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。
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、流体の流れの可視化を図るＢ置に関する
従来から、バーナやこれを設置したファーネス等の燃焼
装置類の設計・施工に際しては、燃料と空気の混合の適
否その割合、渦流の発生の有無などを事前に知ることが
最適な燃焼効率、燃焼温度及び炉内における温度分布等
を得る上で重要なことから、燃料及び空気若しくは火炎
の流れを水流に置ぎ換えて流体実験覆ることが行なわれ
ている。
装置類の設計・施工に際しては、燃料と空気の混合の適
否その割合、渦流の発生の有無などを事前に知ることが
最適な燃焼効率、燃焼温度及び炉内における温度分布等
を得る上で重要なことから、燃料及び空気若しくは火炎
の流れを水流に置ぎ換えて流体実験覆ることが行なわれ
ている。
勿論、バーナ等の燃焼系の他、水管内における渦流の発
生、乱流の有無等を知るためにも流体の流れを実験装置
において可視化することが行なわれている。
生、乱流の有無等を知るためにも流体の流れを実験装置
において可視化することが行なわれている。
流体の流れを可視化するものとしては、塗膜法、タフト
法、トレーサ法、化学反応法、電気制御法及び光学的方
法があるが、簡便にして流れ全域の動向を一目で観察で
きるものとしてトレーサ法が多く使用される。このトレ
ーサ法においても、トレーサとして空気泡を使用する方
法、インク等の染料液を使用する方法及びプラスチック
ス等の粉末を使用す′る方汐、ケあるが、中でも空気泡
をトレーサとする方法は流れを汚さないことがら極めて
簡便で使用し易い。染オ′！１液１〜レーサ法は観測窓
を汚し易い上に染料液が拡散し易いために流速１ｍ／Ｓ
以下の層流に限定されるし、粉末１ヘレーサ法は長時間
安定供給するための大量のトレーサを準備したりトレー
°ＩＪを分離・捕集覆る装置が必要なためにコスト高と
なる欠点を夫々有し、口ついずれも複ｆＩＩな流れは？
ｉｌ認できなかった。
法、トレーサ法、化学反応法、電気制御法及び光学的方
法があるが、簡便にして流れ全域の動向を一目で観察で
きるものとしてトレーサ法が多く使用される。このトレ
ーサ法においても、トレーサとして空気泡を使用する方
法、インク等の染料液を使用する方法及びプラスチック
ス等の粉末を使用す′る方汐、ケあるが、中でも空気泡
をトレーサとする方法は流れを汚さないことがら極めて
簡便で使用し易い。染オ′！１液１〜レーサ法は観測窓
を汚し易い上に染料液が拡散し易いために流速１ｍ／Ｓ
以下の層流に限定されるし、粉末１ヘレーサ法は長時間
安定供給するための大量のトレーサを準備したりトレー
°ＩＪを分離・捕集覆る装置が必要なためにコスト高と
なる欠点を夫々有し、口ついずれも複ｆＩＩな流れは？
ｉｌ認できなかった。
しかし、従来の空気泡を用いたトレーサ法にあっては、
微細でかつ均質な気泡を大量かつ密に安定供給する手段
が存在しなかったため、人出に気泡を得ようとしても不
均質な気泡しか得られずに比重差に因る誤差が大きく定
饋的な解析には利用できない欠点がある。また、この従
来の空気泡トレーサ法にあっては、水流への気泡の混入
によって流体の流れ状態を定性的に把握できるが、これ
も流れの外観を観察するものであるので精確でなく、シ
ュミュレータとしては次元の低いものである。そこで、
ｇ！ｉ細でかつ均質な気泡を大量かつ密に安定供給する
技術、例えば流用が５Ｑｌ／ｎ＋ｉｎから５００１ｚ／
ｍｉｎと変動するときも一定比率で均質な気泡を密に安
定させて含ませる技術並びに任意のセクションにおける
流体の流れを可視化できる装置が望まれる。
微細でかつ均質な気泡を大量かつ密に安定供給する手段
が存在しなかったため、人出に気泡を得ようとしても不
均質な気泡しか得られずに比重差に因る誤差が大きく定
饋的な解析には利用できない欠点がある。また、この従
来の空気泡トレーサ法にあっては、水流への気泡の混入
によって流体の流れ状態を定性的に把握できるが、これ
も流れの外観を観察するものであるので精確でなく、シ
ュミュレータとしては次元の低いものである。そこで、
ｇ！ｉ細でかつ均質な気泡を大量かつ密に安定供給する
技術、例えば流用が５Ｑｌ／ｎ＋ｉｎから５００１ｚ／
ｍｉｎと変動するときも一定比率で均質な気泡を密に安
定させて含ませる技術並びに任意のセクションにおける
流体の流れを可視化できる装置が望まれる。
本発明は、上述の要望に応えるもので、流れ現象を可視
化する定性的な測定は勿論のこと８１１１度測定や流速
測定にも応用できる流れの可視化装置を提供することを
目的とする。
化する定性的な測定は勿論のこと８１１１度測定や流速
測定にも応用できる流れの可視化装置を提供することを
目的とする。
斯かる目的を達成するため、本発明は、排水口と水流噴
出口を有すと共に少なくとも透光性の観察窓ど大剣光窓
を周壁に形成してなるモデル水槽と、前記モデル水槽内
にスリット光を照射するスリット光源と、前記モデル水
槽の水流噴出口に接続される管路の途中に直径３ｍｍ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
その上流側に圧力水供給源を有する流体供給ユニットと
から可視化装置をＩｉＭ或で−ることにより、前記オリ
フィス通過時の局所的圧力低下に伴う脱気現象で発＝３
− 生する微細かつ均質な気泡を含む水流を前記モデル水槽
に供給しスリット光を前記気泡で乱反射させて任意断面
における流れを可視化するｊ；うにしたものである。
出口を有すと共に少なくとも透光性の観察窓ど大剣光窓
を周壁に形成してなるモデル水槽と、前記モデル水槽内
にスリット光を照射するスリット光源と、前記モデル水
槽の水流噴出口に接続される管路の途中に直径３ｍｍ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
その上流側に圧力水供給源を有する流体供給ユニットと
から可視化装置をＩｉＭ或で−ることにより、前記オリ
フィス通過時の局所的圧力低下に伴う脱気現象で発＝３
− 生する微細かつ均質な気泡を含む水流を前記モデル水槽
に供給しスリット光を前記気泡で乱反射させて任意断面
における流れを可視化するｊ；うにしたものである。
以下本発明の構成を図面に示（実施例に基づいて詳細に
説明する。
説明する。
第１図に本発明に係る流れの可視化装置を概略図で示す
。該可視化装置は、可視化しにうとする流れ場を再現す
るモデル水槽（以下水槽と略称する）１と、この水槽１
に気泡４を導入させた流体・水を例えば底面から供給す
る流体供給ユニット２及び水槽１内の流れ場にスリット
光５を照射するスリット光１３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の底面から流入し
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から図示しない排水管を通じて排水
される。排水は気泡以外の異物を含んでおらず又気泡も
一部を除いて再び水に溶は込んでしまうため、何らの処
理を施すことな（そのまま排水してもよいし、そのまま
の状態で再使用４− 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。
。該可視化装置は、可視化しにうとする流れ場を再現す
るモデル水槽（以下水槽と略称する）１と、この水槽１
に気泡４を導入させた流体・水を例えば底面から供給す
る流体供給ユニット２及び水槽１内の流れ場にスリット
光５を照射するスリット光１３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の底面から流入し
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から図示しない排水管を通じて排水
される。排水は気泡以外の異物を含んでおらず又気泡も
一部を除いて再び水に溶は込んでしまうため、何らの処
理を施すことな（そのまま排水してもよいし、そのまま
の状態で再使用４− 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。
前記水槽１は、本実施例の場合、第２図に示すように、
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するための容器
に過ぎないが、管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
ルボ管形等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
を再現するモデル例えばノズルモデルやバーナモデル８
等が一般に取付けられる。
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するための容器
に過ぎないが、管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
ルボ管形等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
を再現するモデル例えばノズルモデルやバーナモデル８
等が一般に取付けられる。
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、水流噴出ロアにおいては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８とバ
ーナタイルモデル９とが設置され、燃ｒ１と空気の混合
状態、イの割合などを測定りるため、バーナノズル■デ
ル８がらは気泡４が混入された流体（燃料に相当覆る）
を噴出させると共にその周囲からは気泡が混入されてい
ない流体（二次元空気に相当する）を噴出させてバーナ
タイルモデル９内で両省を混合させるように設（）られ
ている。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、ファーネスに複数のバー
ブを設置する場合の水流モデルのときにはバーナを使用
して観察する場合があるからである。尚、本実施例の水
槽１は周壁全面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Ｊる面が観察窓１０に相当
し、スリット光源３に対向づ、る而が入射光窓１１に相
当づる。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１０と入射光窓１１
がそうであれば足りる。この観察窓１０と入射光窓１１
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得られることからその範囲に位置
させておけば良 ７− く、水槽１を円筒型に形成する場合には周壁の９０〜１
４５度の範囲を透孔材料で形成することにより変えるこ
とができる。尚、観察窓１０と入射光窓１１を除く他の
周壁面（底面を含む）を光吸収体で形成−りれば、観察
室内の照明を落とさずども気泡のみが散乱光によって目
立つので観察が容易である。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
ればの状態を流れ方向と直交する而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
９０〜１４５度の範囲とは水槽１の天井・上方となる。
設置し、水流噴出ロアにおいては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８とバ
ーナタイルモデル９とが設置され、燃ｒ１と空気の混合
状態、イの割合などを測定りるため、バーナノズル■デ
ル８がらは気泡４が混入された流体（燃料に相当覆る）
を噴出させると共にその周囲からは気泡が混入されてい
ない流体（二次元空気に相当する）を噴出させてバーナ
タイルモデル９内で両省を混合させるように設（）られ
ている。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、ファーネスに複数のバー
ブを設置する場合の水流モデルのときにはバーナを使用
して観察する場合があるからである。尚、本実施例の水
槽１は周壁全面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Ｊる面が観察窓１０に相当
し、スリット光源３に対向づ、る而が入射光窓１１に相
当づる。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１０と入射光窓１１
がそうであれば足りる。この観察窓１０と入射光窓１１
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得られることからその範囲に位置
させておけば良 ７− く、水槽１を円筒型に形成する場合には周壁の９０〜１
４５度の範囲を透孔材料で形成することにより変えるこ
とができる。尚、観察窓１０と入射光窓１１を除く他の
周壁面（底面を含む）を光吸収体で形成−りれば、観察
室内の照明を落とさずども気泡のみが散乱光によって目
立つので観察が容易である。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
ればの状態を流れ方向と直交する而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
９０〜１４５度の範囲とは水槽１の天井・上方となる。
したがって、この場合には水４ｗ１の＝Ｌ方に観察者な
いし観察機器を設置する。
いし観察機器を設置する。
前記水槽１に流体を供給する流体供給ユニット２は、圧
力水供給源（図示省略）ど水１’ｌを結ぶ管路１２の途
中にオリフィス１３を設け、圧力水供給源からの圧ツノ
水をオリフィス１３部分における局所的な減圧時の脱気
現象によって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を含んだ流体・水として供
給するものである。オリフス１３は、直径３ｍｍ以下の
小孔を少なくとも１つ穿孔したものである。オリフィス
１３の径と発生気泡の直径及び均質性とには密接な関３
Ｉ牲があり、小孔直径が３ｍｍ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１ナー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ＦＡ差を
考ｌ１ｆｉ′？ｌれば、可視化による最適な気泡直径は
０．０６〜０．２１１１１１１の範■１であることが好
ましく、更に気泡４の水中への溶は込みが早期に起こら
ないような条件を鑑みれば０゜１ｍｍ前後が最も好まし
い。イこで、オリフィス１３の径と発生気泡４の粒径割
合との関係を求めた末完明石等の実験結果（第４図）に
よると、直径３１のオリフィス１３では可視化に最適な
直径０゜２１以下の気泡４が７０％程度を占めその平均
直径は０．１１３１１１１１１であって概ね均質なもの
であるが、直径４ｍｍのオリフィス１３になると直径０
゜２１６１１１以下の気泡が３０％程度と低く不均質と
なる。
力水供給源（図示省略）ど水１’ｌを結ぶ管路１２の途
中にオリフィス１３を設け、圧力水供給源からの圧ツノ
水をオリフィス１３部分における局所的な減圧時の脱気
現象によって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を含んだ流体・水として供
給するものである。オリフス１３は、直径３ｍｍ以下の
小孔を少なくとも１つ穿孔したものである。オリフィス
１３の径と発生気泡の直径及び均質性とには密接な関３
Ｉ牲があり、小孔直径が３ｍｍ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１ナー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ＦＡ差を
考ｌ１ｆｉ′？ｌれば、可視化による最適な気泡直径は
０．０６〜０．２１１１１１１の範■１であることが好
ましく、更に気泡４の水中への溶は込みが早期に起こら
ないような条件を鑑みれば０゜１ｍｍ前後が最も好まし
い。イこで、オリフィス１３の径と発生気泡４の粒径割
合との関係を求めた末完明石等の実験結果（第４図）に
よると、直径３１のオリフィス１３では可視化に最適な
直径０゜２１以下の気泡４が７０％程度を占めその平均
直径は０．１１３１１１１１１であって概ね均質なもの
であるが、直径４ｍｍのオリフィス１３になると直径０
゜２１６１１１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゜ ８
− ５ｍｍ以下であり、最も好ましくはφ０．８ｍｌ１ｌ以
下φＱ、５ｍｍ以上である。直径Ｑ、５ｍｍ未満のＡリ
フイス１３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、５ｎｕｎ未渦の直径でも良い。
− ５ｍｍ以下であり、最も好ましくはφ０．８ｍｌ１ｌ以
下φＱ、５ｍｍ以上である。直径Ｑ、５ｍｍ未満のＡリ
フイス１３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、５ｎｕｎ未渦の直径でも良い。
第４図の実験結果によると、オリフィス径０．８ｍｍで
９ ｋ（＋／ ｃｍ２の圧力を加えた場合、直径０．０
７８１〜０．２１０６ｍｍ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することに
より確認された。そして、そのときの気泡の平均直径は
ほぼ０．１ｍｍで可視化最凹の中で最も好ましい気泡径
といえる。したがって、このオリフィス１３において発
生Ｊ−る気泡４を使用した水流トレース法は、誤差の少
ない定性的測定を実現できる。ここで、流量を増加する
場合には、オリフィス１３の小孔をふやして発生気泡を
増量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。尚、一つの流体の流れを可視化する場合に
は流体噴出ロアから気泡４を含んだ流体だけを供給すれ
ば良いが、二つの流体が混ゎる流れ場を可視化する場合
には前述した如（気泡を含まない流体を所定流速で供給
することが必要であるので、管路１２にはオリフィス１
３を設置しないものもある。
９ ｋ（＋／ ｃｍ２の圧力を加えた場合、直径０．０
７８１〜０．２１０６ｍｍ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することに
より確認された。そして、そのときの気泡の平均直径は
ほぼ０．１ｍｍで可視化最凹の中で最も好ましい気泡径
といえる。したがって、このオリフィス１３において発
生Ｊ−る気泡４を使用した水流トレース法は、誤差の少
ない定性的測定を実現できる。ここで、流量を増加する
場合には、オリフィス１３の小孔をふやして発生気泡を
増量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。尚、一つの流体の流れを可視化する場合に
は流体噴出ロアから気泡４を含んだ流体だけを供給すれ
ば良いが、二つの流体が混ゎる流れ場を可視化する場合
には前述した如（気泡を含まない流体を所定流速で供給
することが必要であるので、管路１２にはオリフィス１
３を設置しないものもある。
前記水槽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楠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
任意の断面を透過づるスリット光５を１ｑることができ
る。スリット光５は気泡４に当たって乱反射するが、そ
の散乱光は光が入ＩＪＪ１）だ方向から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の拌が充分微細かつ一様であると覆れば散乱光の強
度は中位体積中の気泡個数即ち気泡数密度に比例Ｊると
考えられ、でれは散乱光の強度が濃度に対応することを
意味する。
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楠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
任意の断面を透過づるスリット光５を１ｑることができ
る。スリット光５は気泡４に当たって乱反射するが、そ
の散乱光は光が入ＩＪＪ１）だ方向から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の拌が充分微細かつ一様であると覆れば散乱光の強
度は中位体積中の気泡個数即ち気泡数密度に比例Ｊると
考えられ、でれは散乱光の強度が濃度に対応することを
意味する。
以上のように構成した本発明の可視化装置によれば、流
体を水槽１に向けて圧送するだけで流体内に固溶されて
いる空気がオリフィス１３部分における局所的減圧作用
によって脱気され、可視化に最適な微細かつ均質な気泡
４となって流体中に連続的に出現するので、微細かつ均
質な気泡４を密に含む流体を必要なだけ安定供給して水
槽１内に可視流れ場を作り出すことができる。また、流
れ楊にスリット光５を照射して気泡４に乱反射させるこ
とにより任意断面における流れを抽出して可視化できる
ようにしたので、流れ場の外輪しか観察できなかった従
来の可視化装置と異なり流れの現象を精確に知ることが
できる。しかも、微細かつ均質な気泡４を密に含む流体
で流れ場を形成しかつスリン“ト光の乱反射によって可
視化したので、第３図に示すように火の粉が舞うような
感じで明瞭に流れの現象を観察できるし、気泡４の粗密
に伴う散乱光の強弱によって濃度も目視観察できる。
体を水槽１に向けて圧送するだけで流体内に固溶されて
いる空気がオリフィス１３部分における局所的減圧作用
によって脱気され、可視化に最適な微細かつ均質な気泡
４となって流体中に連続的に出現するので、微細かつ均
質な気泡４を密に含む流体を必要なだけ安定供給して水
槽１内に可視流れ場を作り出すことができる。また、流
れ楊にスリット光５を照射して気泡４に乱反射させるこ
とにより任意断面における流れを抽出して可視化できる
ようにしたので、流れ場の外輪しか観察できなかった従
来の可視化装置と異なり流れの現象を精確に知ることが
できる。しかも、微細かつ均質な気泡４を密に含む流体
で流れ場を形成しかつスリン“ト光の乱反射によって可
視化したので、第３図に示すように火の粉が舞うような
感じで明瞭に流れの現象を観察できるし、気泡４の粗密
に伴う散乱光の強弱によって濃度も目視観察できる。
以上のように構成された本発明の可視化装置を燃焼器の
水流モデルにおける濃度測定装置に応用−１１− した例を第５図に示す。
水流モデルにおける濃度測定装置に応用−１１− した例を第５図に示す。
この濃度測定装置は、気泡径が充分微細かつ均一である
とすれば、散乱光の強度は単位体積中の気泡個数即ち気
泡密度数に１Ｌ例覆−ると考えられ、それは散乱光の強
度が８Ｉ１１度に対応することを意味するという知見に
基づいて構成されたものである。
とすれば、散乱光の強度は単位体積中の気泡個数即ち気
泡密度数に１Ｌ例覆−ると考えられ、それは散乱光の強
度が８Ｉ１１度に対応することを意味するという知見に
基づいて構成されたものである。
即ち、スリット光５の乱反射によって可視化された任意
のセフシコンにおける流れ場をＴＶカメラ２０で踊影し
、これを更に惑星に応じてズームアツプしてモニターテ
レビ２１のブラウン管に移し出し、ブラウン管トに設置
したフォトセンサ２２によって光の強弱即ら温度の粗密
を電気的信号に変換してから、これをフィルタ２３に通
して画面のスキャン信号を除去した後にトランジェント
レコーダ２４からオシロスコープ２５又はＸＹレコーダ
２６へ出力し、測定ないし記録できるようにしたもので
ある。尚、この測定に際しては、測定領域中もっとも暗
い部分でも微小出力例えば３ｍＶ程度を示すように、ま
たもっとも明るい部分が測定レンジの最大値近くなるよ
うにモニタの調１２− 整を行なう必要がある。また、測定位置の変更は、ブラ
ウン管上のフォトセンサ２２を移動させるか、あるいは
トラバース（図示省略）にてカメラ２０を微動させるこ
とにより行なう。
のセフシコンにおける流れ場をＴＶカメラ２０で踊影し
、これを更に惑星に応じてズームアツプしてモニターテ
レビ２１のブラウン管に移し出し、ブラウン管トに設置
したフォトセンサ２２によって光の強弱即ら温度の粗密
を電気的信号に変換してから、これをフィルタ２３に通
して画面のスキャン信号を除去した後にトランジェント
レコーダ２４からオシロスコープ２５又はＸＹレコーダ
２６へ出力し、測定ないし記録できるようにしたもので
ある。尚、この測定に際しては、測定領域中もっとも暗
い部分でも微小出力例えば３ｍＶ程度を示すように、ま
たもっとも明るい部分が測定レンジの最大値近くなるよ
うにモニタの調１２− 整を行なう必要がある。また、測定位置の変更は、ブラ
ウン管上のフォトセンサ２２を移動させるか、あるいは
トラバース（図示省略）にてカメラ２０を微動させるこ
とにより行なう。
ここで、濃度は、散乱光の明るさの変動量と濃度変動伍
とが相似関係にあるという知見、即ち混合状態にある二
流体において気泡を含まない流体の割合が高くなるにつ
れて単位体積中の気泡雨が減少し明るさを失うという知
見に基づき、バーナモデル８の出口の明るさを電気的に
変換して得られる電圧を基準電圧としく濃度１００％に
相当）、この基準電圧で二流体が混合している測定個所
の散乱光の明るさから得られる測定電圧を除１゛ること
により求められる。
とが相似関係にあるという知見、即ち混合状態にある二
流体において気泡を含まない流体の割合が高くなるにつ
れて単位体積中の気泡雨が減少し明るさを失うという知
見に基づき、バーナモデル８の出口の明るさを電気的に
変換して得られる電圧を基準電圧としく濃度１００％に
相当）、この基準電圧で二流体が混合している測定個所
の散乱光の明るさから得られる測定電圧を除１゛ること
により求められる。
更に、コンビコータを利用してあらかじめ定められた測
定個所における濃度を測定することにＪ：す、ある燃焼
モデルに従えばこれから求められる燃料と空気の混合割
合から燃焼温度やＣｏ脩、０２；量等の分布状態を三次
元モデルすることもできる。
定個所における濃度を測定することにＪ：す、ある燃焼
モデルに従えばこれから求められる燃料と空気の混合割
合から燃焼温度やＣｏ脩、０２；量等の分布状態を三次
元モデルすることもできる。
また、第６図に本発明の可視化装置を燃焼器の速度測定
水流上デルに応用した例を示す。
水流上デルに応用した例を示す。
該装置は、気泡式トレーサ法において一つの気泡４を特
定してその気泡４が所定距離りを移動する時間を測定す
ることは事実上不可能であるが、一定ＷＩＪ度の気泡群
が移動する時間は接近する二点の７オトセンサにおいて
測定する温度変化の時間的ずれどして把えることができ
るとの知見に基づき、前述の濃度測定装置のブラウン管
上に更にもう一つのフォ１〜Ｌ！ン′ＩＪ２７を設（）
、近接り−る二つの７オトセン＋＋２２．２７間を移動
する気泡群の移動時間を検出することにより速度を求め
るものである。尚、第６図において、符号２８はコンビ
コータ、２９はディスプレイ、３０はプリンタである。
定してその気泡４が所定距離りを移動する時間を測定す
ることは事実上不可能であるが、一定ＷＩＪ度の気泡群
が移動する時間は接近する二点の７オトセンサにおいて
測定する温度変化の時間的ずれどして把えることができ
るとの知見に基づき、前述の濃度測定装置のブラウン管
上に更にもう一つのフォ１〜Ｌ！ン′ＩＪ２７を設（）
、近接り−る二つの７オトセン＋＋２２．２７間を移動
する気泡群の移動時間を検出することにより速度を求め
るものである。尚、第６図において、符号２８はコンビ
コータ、２９はディスプレイ、３０はプリンタである。
以上のように、本発明に係る可視化装置は、流れへの追
随性不良による誤差及び浮力による誤差を無視できる微
細かつ均質な気泡４を含む流体で流れ場を再現しこの流
れ場の任意個所にスリット光５を照射して散乱光による
可視化を行ない気泡−１口 − ４の分散・集合・移動状態を散乱光の強弱として把１１
Ｎできるので、′ｍｍ測測定速度測定に応用できる。
随性不良による誤差及び浮力による誤差を無視できる微
細かつ均質な気泡４を含む流体で流れ場を再現しこの流
れ場の任意個所にスリット光５を照射して散乱光による
可視化を行ない気泡−１口 − ４の分散・集合・移動状態を散乱光の強弱として把１１
Ｎできるので、′ｍｍ測測定速度測定に応用できる。
第１図は本発明に係る流れの可視化装置の概略図、第２
図はモデル水槽の横断平面図、第３図は可視化された流
れ場を示す説明図、第４図はＡリフイスｔ￥と気泡粒径
割合との関係を求めた実験結果を示すグラフ、第５図は
本発明に係る可視化装置を利用した濃度測定装置の概略
図、第６図は本発明に係る可視化装置を利用した速度測
定装置の概略図、第７図は同装置によって測定された１
１ｉ！度変化の位相を示すグラフである。 １・・・水槽、２・・・圧力水供給ユニット、３・・・
スリット光源、４・・・気泡、５・・・スリット光、６
・・・排水口、７・・・流体噴出口、１０・・・観察窓
、１１・・・入射光窓、１２・・・管路、１３・・・ス
リット。 特許出願人 日本ファーネス工業株式会社第４図
図はモデル水槽の横断平面図、第３図は可視化された流
れ場を示す説明図、第４図はＡリフイスｔ￥と気泡粒径
割合との関係を求めた実験結果を示すグラフ、第５図は
本発明に係る可視化装置を利用した濃度測定装置の概略
図、第６図は本発明に係る可視化装置を利用した速度測
定装置の概略図、第７図は同装置によって測定された１
１ｉ！度変化の位相を示すグラフである。 １・・・水槽、２・・・圧力水供給ユニット、３・・・
スリット光源、４・・・気泡、５・・・スリット光、６
・・・排水口、７・・・流体噴出口、１０・・・観察窓
、１１・・・入射光窓、１２・・・管路、１３・・・ス
リット。 特許出願人 日本ファーネス工業株式会社第４図
Claims (2)
- （１）排水［１と水流噴出口を右１ど共に少な（ども透
光性の観察窓と入射光窓を周壁に形成して成るモデル水
槽と、前記モデル水槽内にスリット光を照射するスリッ
ト光源と、前記モデル水槽の水流噴出口に接続される管
路の途中に直径３ＩＩＩＩＩｌ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その上流側に圧力水供
給源を有づる流体供給ユニットとから成り、前記オリフ
ィス通過時の局所的圧力低下に伴う脱気現象で発生する
微細かつ均質な気泡を多量に含む水流を前記モデル水槽
に供給しスリット光を前記気泡で乱反射させて任意断面
における流れを可視化することを特徴とする流れの可視
化装置。 - （２）前記モデル水槽の観察窓と入射光窓を除いた周壁
を光吸収体としたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の流れの可視化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19609582A JPS5987344A (ja) | 1982-11-10 | 1982-11-10 | 流れの可視化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19609582A JPS5987344A (ja) | 1982-11-10 | 1982-11-10 | 流れの可視化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5987344A true JPS5987344A (ja) | 1984-05-19 |
| JPH0378572B2 JPH0378572B2 (ja) | 1991-12-16 |
Family
ID=16352127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19609582A Granted JPS5987344A (ja) | 1982-11-10 | 1982-11-10 | 流れの可視化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5987344A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112504327A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-16 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 一种观测电解液流动轨迹的装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58154666A (ja) * | 1982-03-10 | 1983-09-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 流跡計測方法及び流跡撮影カメラ |
-
1982
- 1982-11-10 JP JP19609582A patent/JPS5987344A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58154666A (ja) * | 1982-03-10 | 1983-09-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 流跡計測方法及び流跡撮影カメラ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112504327A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-16 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 一种观测电解液流动轨迹的装置 |
| CN112504327B (zh) * | 2020-11-23 | 2022-05-17 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 一种观测电解液流动轨迹的装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0378572B2 (ja) | 1991-12-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS633263B2 (ja) | ||
| US4554832A (en) | Simulator of fluid flow in field of flow entailing combustion or reaction | |
| Gopalan et al. | The flow structure in the near field of jets and its effect on cavitation inception | |
| Harteveld et al. | Dynamics of a bubble column: influence of gas distribution on coherent structures | |
| JP2022188187A (ja) | ファインバブル供給装置及びファインバブル分析システム | |
| Favre-Marinet et al. | Near-field of coaxial jets with large density differences | |
| Zauner | Visualization of the viscous flow induced by a round jet | |
| JPS5987344A (ja) | 流れの可視化装置 | |
| Noutsopoulos et al. | The round vertical turbulent buoyant jet | |
| CN112229597A (zh) | 一种用于大型高速风洞piv试验的示踪粒子发生器 | |
| Gaskin | Single buoyant jets in a crossflow and the advected line thermal | |
| Davis et al. | Measurement of buoyant jet entrainment from single and multiple sources | |
| Bellerose et al. | Measuring mixing and local pH through laser induced fluorescence | |
| JPS60243535A (ja) | 流れの可視化方法 | |
| JPH0327861B2 (ja) | ||
| EP0157964A1 (en) | Apparatus for visually displaying fluid density in fluid flow model | |
| JPS63103941A (ja) | 流れの回転運動検出方法 | |
| JPH0338537B2 (ja) | ||
| JPH0338536B2 (ja) | ||
| JPH0750119B2 (ja) | 流れの可視化情報検出方法 | |
| Das et al. | An experimental study to determine fractal parameters for lean premixed flames | |
| Papps | Merging buoyant jets in stationary and flowing ambient fluids | |
| Hunt et al. | Flow Structure and Turbulent Diffusion Around a Three-dimensional Hill: Fluid Modeling Study on Effects of Stratification. Flow structure | |
| Afrooz | Turbulent jets in the presence of a turbulent ambient | |
| Kubasch | Bubble hydrodynamics in large pools |