JPS60236042A - 流れの可視化方法 - Google Patents
流れの可視化方法Info
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- JPS60236042A JPS60236042A JP9109384A JP9109384A JPS60236042A JP S60236042 A JPS60236042 A JP S60236042A JP 9109384 A JP9109384 A JP 9109384A JP 9109384 A JP9109384 A JP 9109384A JP S60236042 A JPS60236042 A JP S60236042A
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- JP
- Japan
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- flow
- water tank
- light
- model
- colloidal
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- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M10/00—Hydrodynamic testing; Arrangements in or on ship-testing tanks or water tunnels
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】
１、発明の背景
（産業上の利用分野）
本発明は、流れの可視化を図る方法に関する。
（先行技術）
今までの流れの可視化は、比較的低速な定常流れを対象
とすることが多かったが、最近では、うずの生成・消滅
などによる周期性のある流れはもちろんのこと、運動す
る物体まわりの非定常流れを可視化するとともに、それ
らの記録から、流速分布なども計測可能となりつつある
。さらに、可視化法ににると、流れ領域全般の模様４μ
°Ｉ観的１．：。
とすることが多かったが、最近では、うずの生成・消滅
などによる周期性のある流れはもちろんのこと、運動す
る物体まわりの非定常流れを可視化するとともに、それ
らの記録から、流速分布なども計測可能となりつつある
。さらに、可視化法ににると、流れ領域全般の模様４μ
°Ｉ観的１．：。
把抑できるぽかりでなく、イれら全域にわたる流速分布
などを同時測定１Ｊることがでさ、１）シ連杭路影する
ならば、速１良分イｉの１１．１量的変化を６知ること
ができるので、流れの１１視化、１．１自こＲ１１便に
して流れ全域の動向を−［１で観察できるトレーリｉ人
に対づる関心は名しく高：Ｌっでいる。
などを同時測定１Ｊることがでさ、１）シ連杭路影する
ならば、速１良分イｉの１１．１量的変化を６知ること
ができるので、流れの１１視化、１．１自こＲ１１便に
して流れ全域の動向を−［１で観察できるトレーリｉ人
に対づる関心は名しく高：Ｌっでいる。
しかしながら、従来の１・１ノー１Ｊ法１．Ｌ、空気泡
ル）るいはインク等の染ｒ１液名しくはゾラスブックス
等の粉末を１〜レーリーどして流れの中に投入し、ｆの
動きを利用して流れを１１ｉｌＪ化１するｂの（・ある
ことから、トレーりの動きを観察し１１Ｉる範囲におい
てのみ定性的情報が得られる１）のである。例Ａば染料
液トレー１１法は観測窓を）すし易いＩに染２１１１ｋ
が拡散し易いために８１１士１−／ｓ以Ｉ・のｌｌｉ流
に限定されるし、粉末トレーリ法１．Ｌ長時間安定１１
（粕１Ｊるための大損の１ヘレーりをＩｌｌ備したり１
−１７−りを分離・捕集づる！Ａ訪が心数なために一１
スト＾どｈる欠点を夫々右し、目−）いり°れｔ〕複ｊ
ｌｌ ／４：流１１はン１２認できなかった。Ｊ［た、
空気泡を用いたトレーリ法にあっては、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、大量に気泡を得ようとしても不均質な気泡しか
得ら１１ずに比ｔｆｉ差に因る誤差が大きく定量的な解
析には＋１１川できないし、気泡には流れの旋回時に中
心へ集まる心性があるため旋回を伴なう流れ場には正確
な追跡ができない欠点がある。
ル）るいはインク等の染ｒ１液名しくはゾラスブックス
等の粉末を１〜レーリーどして流れの中に投入し、ｆの
動きを利用して流れを１１ｉｌＪ化１するｂの（・ある
ことから、トレーりの動きを観察し１１Ｉる範囲におい
てのみ定性的情報が得られる１）のである。例Ａば染料
液トレー１１法は観測窓を）すし易いＩに染２１１１ｋ
が拡散し易いために８１１士１−／ｓ以Ｉ・のｌｌｉ流
に限定されるし、粉末トレーリ法１．Ｌ長時間安定１１
（粕１Ｊるための大損の１ヘレーりをＩｌｌ備したり１
−１７−りを分離・捕集づる！Ａ訪が心数なために一１
スト＾どｈる欠点を夫々右し、目−）いり°れｔ〕複ｊ
ｌｌ ／４：流１１はン１２認できなかった。Ｊ［た、
空気泡を用いたトレーリ法にあっては、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、大量に気泡を得ようとしても不均質な気泡しか
得ら１１ずに比ｔｆｉ差に因る誤差が大きく定量的な解
析には＋１１川できないし、気泡には流れの旋回時に中
心へ集まる心性があるため旋回を伴なう流れ場には正確
な追跡ができない欠点がある。
１１Ｊｉ様に、従来のトレーサ法にあっては、異物たる
１〜レー１１の動ぎによってのみ流れを可視化するため
、複ｔｌＩな流れや任意断面におｉＪる流れの可視化を
実現することができず、定性的ないし半定量的情報をＩ
Ｉｉ！（１１Ｊるにしか過ぎない。
１〜レー１１の動ぎによってのみ流れを可視化するため
、複ｔｌＩな流れや任意断面におｉＪる流れの可視化を
実現することができず、定性的ないし半定量的情報をＩ
Ｉｉ！（１１Ｊるにしか過ぎない。
１１、Ｑ明の［１的
本発明は、１）ホの１〜レーサ法を改善し、定性的／’
ｃ ｌ１ＩＩ報（１勿論のこと、ｍｌｌ揚場速度環等の
定邑的情報をも検出しくｑる流れの可視化方法を提供す
ることを目的１」る。
ｃ ｌ１ＩＩ報（１勿論のこと、ｍｌｌ揚場速度環等の
定邑的情報をも検出しくｑる流れの可視化方法を提供す
ることを目的１」る。
ｍ、ブを明の構成
（発明の劃「
斯かる目的を達成するため、本発明の流れの可視化方法
は、均一な園１αぐＩ ｒｌイド粒子を含・１Ｉ１日イ
ド溶液で透明なしゲル水槽内に流れＩＳ、；を形成し、
これに局所的に光を照！）１し、萌装置［１イｌ’ｌｌ
＋子で入射光を敗乱さｌてイ［０断面に、１月Ｊる流１
１を定量的に可視化するＪ、うにしたちのＣある。
は、均一な園１αぐＩ ｒｌイド粒子を含・１Ｉ１日イ
ド溶液で透明なしゲル水槽内に流れＩＳ、；を形成し、
これに局所的に光を照！）１し、萌装置［１イｌ’ｌｌ
＋子で入射光を敗乱さｌてイ［０断面に、１月Ｊる流１
１を定量的に可視化するＪ、うにしたちのＣある。
（発明の詳細な説明〉
以下本発明の構成を図面に示４−実ｆＩ１１１Ｍ ＋、
： ｉ、Ｈ＝＞いて詳細に説明する。
： ｉ、Ｈ＝＞いて詳細に説明する。
第１図に本発明の流れの用視化ｌＪ法企実ｌＡｌ１１・
Ｉる可視化′４Ａｆｆを［１８図で示” ＋＋ Ｒ’Ｑ
ｊＴ目４１１１． Ｂ 直＋、ｔ、１ｔｌ視化しよう
と覆る流れ川を出現りるＬｌル水槽（以下水槽と略称１
Ｊる）１ど、この水槽１に−１１１イド粒子４を混入ン
＼１！だ液体・ａ＋１１’ド溶液を例えば底面から供給
Ｊ−る流体供給−Ｌ−ツト２及（ｆ水槽１内の流れ揚に
局所的イ「光ｔ）を照則・ｌるスリット光源３とから：
にに構成されている。この用祝（ｌ：Ｒ１１ｆｆおいて
、水槽１の１１（而から流入１ツノ、：Ｉロイド溶液は
、水槽１内において流れ場を山１ｔ、ｊ ｌ〕１．二の
ＩＪ水槽１の上方の拮水１１６から図示し７「い団木管
６通じて排水される。■＋ ｒｌ （Ｌ’溶液（１、通
／ｉｔ ：ｆの４Ｉ３− まの状態であるいは必要な処理を施した後排水されるが
、流体供給ユニット２へ循環させて再度使Ｉｌ＋ １３
ることし可能である。尚、コロイド溶液を水（行１の上
方から導入し底面から排水することも、まＩζ側面から
導入することも可能である。
Ｉる可視化′４Ａｆｆを［１８図で示” ＋＋ Ｒ’Ｑ
ｊＴ目４１１１． Ｂ 直＋、ｔ、１ｔｌ視化しよう
と覆る流れ川を出現りるＬｌル水槽（以下水槽と略称１
Ｊる）１ど、この水槽１に−１１１イド粒子４を混入ン
＼１！だ液体・ａ＋１１’ド溶液を例えば底面から供給
Ｊ−る流体供給−Ｌ−ツト２及（ｆ水槽１内の流れ揚に
局所的イ「光ｔ）を照則・ｌるスリット光源３とから：
にに構成されている。この用祝（ｌ：Ｒ１１ｆｆおいて
、水槽１の１１（而から流入１ツノ、：Ｉロイド溶液は
、水槽１内において流れ場を山１ｔ、ｊ ｌ〕１．二の
ＩＪ水槽１の上方の拮水１１６から図示し７「い団木管
６通じて排水される。■＋ ｒｌ （Ｌ’溶液（１、通
／ｉｔ ：ｆの４Ｉ３− まの状態であるいは必要な処理を施した後排水されるが
、流体供給ユニット２へ循環させて再度使Ｉｌ＋ １３
ることし可能である。尚、コロイド溶液を水（行１の上
方から導入し底面から排水することも、まＩζ側面から
導入することも可能である。
前記水４１〜１は、本実施例の場合、第２図に示すＪ：
うに、アクリル樹脂やガラス等の透光性材料にＪ、って
横断面方形の角筒形に形成されており、上方に１．１１
水１１Ｇを底面に噴射ロアを有する。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■ルボ管形等の必要に応じた種々の形状を採
り得る。まｌこ、水槽底面の噴Ｑ４０７には観察しよう
と１Ｊる流れ場を再現するモデル例えばノズルモデルヤ
）バーナモデル８等が一般に取付けられる。もっどし、
七デルを噴（ト）ロアから離して水槽１内に設置し、噴
）１０７においては何ら流れに変化を与え ４− ない場合もある。本実施例の場合、パーツノズルモデル
８とバーナタイル［デル９とが設問され、燃わ］と空気
の混合状態、イの！’、１１合＜Ｋとを測定するため、
バーナノズルモデル８／）日らは］日イド粒−ｒ４を含
む流体（燃ｙ！１に１１当りる）を噴０．１さ１！ると
共にその周囲からは一コロイド粒子が混入されていない
流体（二次空気に相当イノる）をｕ（５Ｄ＋さ口゛（バ
ーナタイルモデル９内で両名を混合さ口るＪ、うに設＋
−１られている。勿論、この噴射１１７の個数及（ｆ位
置は図示のものに限られ（【い。例えば、ノ戸−ネスに
複数のバーナを８０ ！＋？？ ！Ｉる場合の水ＷＪ、
−Ｅ ｊ−ルのときにはバーナの配置状態が熱分イ１
１にりえる影響を水流モデルを使用してＩＱ察りる場合
があるからである。尚、本実施例の水槽１１１周＆１？
令而を透光性材料で形成していることから、Ｔｈ１Ｊ
Ｄ省／ｒいし観察機器に対向する而が観察窓１０に相当
し、スリット光源３に対向でる面が入射光窓１１に相当
する。しかし、水槽１は全周壁面を透光（’ｌ ４４
ｉ’ｌで形成力る必要はなく、少４ｔ ＜とら観察窓１
０ど入射光窓１１がそうであれば足りる。このｖＡ京窓
１０と入１）Ｊ５ｔｌ１１は、スリット光５の入射方向
と９０〜□ １４５ Ｎの角ｔりθのイ装置で最適の乱
反射が１？ｌられることからその範囲に位置させておけ
ば良（、水槽１を円筒型に形成ηる場合には周壁の９０
〜１４５）負の範囲を透孔ＪｔＡ杓で形成することにＪ
、り疫えることができる。尚、観寮窓１０と入射）に窓
１１を除く他の周壁面（底面を含む）を光吸収体で形成
１れぽ、観察室内の照明を落とさずと０ ’Ｔｌ １１
４ド粒子４のみが散乱光によって目立つの？−１１２寮
が容易である。ここで、光吸収体とは水槽１の内面のみ
を黒色に着色してものでも良い。更に、流４Ｉ場の状態
を流れ方向と直交Ｊ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ン１−光；ｊに対して９０〜
１４５度の範囲とは水槽１の大月・−１方どなる。した
がって、この場合１こ１．１水槽１の１一方に観察者な
いしＩｌｌ寮礪器を配置する。
うに、アクリル樹脂やガラス等の透光性材料にＪ、って
横断面方形の角筒形に形成されており、上方に１．１１
水１１Ｇを底面に噴射ロアを有する。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■ルボ管形等の必要に応じた種々の形状を採
り得る。まｌこ、水槽底面の噴Ｑ４０７には観察しよう
と１Ｊる流れ場を再現するモデル例えばノズルモデルヤ
）バーナモデル８等が一般に取付けられる。もっどし、
七デルを噴（ト）ロアから離して水槽１内に設置し、噴
）１０７においては何ら流れに変化を与え ４− ない場合もある。本実施例の場合、パーツノズルモデル
８とバーナタイル［デル９とが設問され、燃わ］と空気
の混合状態、イの！’、１１合＜Ｋとを測定するため、
バーナノズルモデル８／）日らは］日イド粒−ｒ４を含
む流体（燃ｙ！１に１１当りる）を噴０．１さ１！ると
共にその周囲からは一コロイド粒子が混入されていない
流体（二次空気に相当イノる）をｕ（５Ｄ＋さ口゛（バ
ーナタイルモデル９内で両名を混合さ口るＪ、うに設＋
−１られている。勿論、この噴射１１７の個数及（ｆ位
置は図示のものに限られ（【い。例えば、ノ戸−ネスに
複数のバーナを８０ ！＋？？ ！Ｉる場合の水ＷＪ、
−Ｅ ｊ−ルのときにはバーナの配置状態が熱分イ１
１にりえる影響を水流モデルを使用してＩＱ察りる場合
があるからである。尚、本実施例の水槽１１１周＆１？
令而を透光性材料で形成していることから、Ｔｈ１Ｊ
Ｄ省／ｒいし観察機器に対向する而が観察窓１０に相当
し、スリット光源３に対向でる面が入射光窓１１に相当
する。しかし、水槽１は全周壁面を透光（’ｌ ４４
ｉ’ｌで形成力る必要はなく、少４ｔ ＜とら観察窓１
０ど入射光窓１１がそうであれば足りる。このｖＡ京窓
１０と入１）Ｊ５ｔｌ１１は、スリット光５の入射方向
と９０〜□ １４５ Ｎの角ｔりθのイ装置で最適の乱
反射が１？ｌられることからその範囲に位置させておけ
ば良（、水槽１を円筒型に形成ηる場合には周壁の９０
〜１４５）負の範囲を透孔ＪｔＡ杓で形成することにＪ
、り疫えることができる。尚、観寮窓１０と入射）に窓
１１を除く他の周壁面（底面を含む）を光吸収体で形成
１れぽ、観察室内の照明を落とさずと０ ’Ｔｌ １１
４ド粒子４のみが散乱光によって目立つの？−１１２寮
が容易である。ここで、光吸収体とは水槽１の内面のみ
を黒色に着色してものでも良い。更に、流４Ｉ場の状態
を流れ方向と直交Ｊ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ン１−光；ｊに対して９０〜
１４５度の範囲とは水槽１の大月・−１方どなる。した
がって、この場合１こ１．１水槽１の１一方に観察者な
いしＩｌｌ寮礪器を配置する。
＋￥ｌ ｉＪｉの水４＾１に＝１１イド溶液を供給する
コロイド溶Ｈｋ ＩＩｔ給−１ニツ１〜２は、流体供給
源（図示省略）と水槽１どを結ぶ管路１２の途中にコロ
イド粒子注入部１３を設］ノ、１Ｆ送途中の流体に目１
イ１ニオー″Ｉ子４を定量的に強制注入１Ｊることにｊ
；−）て一定温度のコロイド粒子どして供給Ｊる１）の
τ゛ある。勿論供給ユニッｈ ２は１ｌｊｉ ｉｄｉの
１）のに限定され１１い１゜例えば、あらかじめ低濃度
ｉこ調整されノこ目１−イド溶液をタンクに貯留し、こ
れを定かボン／ｅ取り出し水槽１にＩＴ送するｊ、うに
してｔ）良い。
コロイド溶Ｈｋ ＩＩｔ給−１ニツ１〜２は、流体供給
源（図示省略）と水槽１どを結ぶ管路１２の途中にコロ
イド粒子注入部１３を設］ノ、１Ｆ送途中の流体に目１
イ１ニオー″Ｉ子４を定量的に強制注入１Ｊることにｊ
；−）て一定温度のコロイド粒子どして供給Ｊる１）の
τ゛ある。勿論供給ユニッｈ ２は１ｌｊｉ ｉｄｉの
１）のに限定され１１い１゜例えば、あらかじめ低濃度
ｉこ調整されノこ目１−イド溶液をタンクに貯留し、こ
れを定かボン／ｅ取り出し水槽１にＩＴ送するｊ、うに
してｔ）良い。
一般に、コロイド（Ｊ、直（Ｙが１ｆｆｉｌｌＯ、１１
ｔｔａ ｍμ〜１μｍの微粒子を含４ｒ物？ｌｊ系をい
うが、木明細書においては液体の中で漂い容易に沈降し
くｇい微粒子を含む物質系をいう０のど喝る。この］１
１イド溶液番よ、流れ場を形成りる液体（分散媒）とト
レーサどして機能覆る−１［Ｉ、イド粒子（５＞数組）
４どから成り、流れ場の形成に影ＷをおＪ、ばさイにい
範囲において可能な限り１［１イドわ“）ｒＮが密１．
−存在する′ａ度に保たれている。尚、液体としζ（１
水を採用づるのが最ｂ 一般的である／、（、こＪｔ、
ｔＪ限定されるものでは／ｒ＜、必曹に応じＣＩ＋！
Ｉ Ｏ） ｉＩ＆体不体用採用ことらある。例えば、入
り＋光のＩ＋ｉｔ Ｉ＋ｉを防ぐために、砂糖などを溶
かしＣ水槽１ど同じ雇１ｎ ７− 率に調節されＩこ水を使うこともある。
ｔｔａ ｍμ〜１μｍの微粒子を含４ｒ物？ｌｊ系をい
うが、木明細書においては液体の中で漂い容易に沈降し
くｇい微粒子を含む物質系をいう０のど喝る。この］１
１イド溶液番よ、流れ場を形成りる液体（分散媒）とト
レーサどして機能覆る−１［Ｉ、イド粒子（５＞数組）
４どから成り、流れ場の形成に影ＷをおＪ、ばさイにい
範囲において可能な限り１［１イドわ“）ｒＮが密１．
−存在する′ａ度に保たれている。尚、液体としζ（１
水を採用づるのが最ｂ 一般的である／、（、こＪｔ、
ｔＪ限定されるものでは／ｒ＜、必曹に応じＣＩ＋！
Ｉ Ｏ） ｉＩ＆体不体用採用ことらある。例えば、入
り＋光のＩ＋ｉｔ Ｉ＋ｉを防ぐために、砂糖などを溶
かしＣ水槽１ど同じ雇１ｎ ７− 率に調節されＩこ水を使うこともある。
−１［１イド粒１４としては、め１￥１μｍｐ？度の微
粒子が容易に入手できるＭ（ｌ Ｏ，Ｓｉ Ｏ，Δｔ２
０３Ｍの所ムｖＩファインヒラミックスの球状物（同相
）−ジ、極めて微細な乳脂肪球を含む牛乳等（液相）の
！木用が好適である。殊に、牛乳は、容易に入手できか
つ安価で取扱いが容易であると共に高輝度の散乱光が１
９られることがら最も好ましいコロイド粒子の一つであ
る。中でも加工乳は、一般に乳脂肪球が直ｔ￥ ２ ａ
ｍ以下＜１μｍ未ｍ４１゜８％、１〜２１ｔｍ ４７
．７％）に調整されているため、液体中においてコロイ
ドを形成するに好適である９、イこて、本実施例の場合
、加工乳を水にり＝ｌ ｕて０．２％ｍｈ部含まｉ！親
木コ［１イドを形成さＵている。
粒子が容易に入手できるＭ（ｌ Ｏ，Ｓｉ Ｏ，Δｔ２
０３Ｍの所ムｖＩファインヒラミックスの球状物（同相
）−ジ、極めて微細な乳脂肪球を含む牛乳等（液相）の
！木用が好適である。殊に、牛乳は、容易に入手できか
つ安価で取扱いが容易であると共に高輝度の散乱光が１
９られることがら最も好ましいコロイド粒子の一つであ
る。中でも加工乳は、一般に乳脂肪球が直ｔ￥ ２ ａ
ｍ以下＜１μｍ未ｍ４１゜８％、１〜２１ｔｍ ４７
．７％）に調整されているため、液体中においてコロイ
ドを形成するに好適である９、イこて、本実施例の場合
、加工乳を水にり＝ｌ ｕて０．２％ｍｈ部含まｉ！親
木コ［１イドを形成さＵている。
尚、ファインセラミックスの微粒子を採用する場合、牛
乳と違って流れの中に直接注ぎ込むだけでｔよ１ＬｌＩ
Ｉ５に］［１イド状態を形成できない。そこで、ファイ
ンセラミックスをあらかじめ少墨の水に浸しＩこ高濃縮
コ［ｌイド溶液とも芭うべきものを用意−〇 − 覆る。この高濃縮］１１イド溶液は、例λば、 定比率
の水とフｊ・インＩ２ラミマクスＯ）微粒子、！を減圧
下のタンク内において情理混合し、微わ゛ｔｒ表面に付
着している気泡を完全に脱泡さ１２ ＜、ことＩＪ、１
、って作られる。この高濃縮−１１７Ｉイｌ゛溶１ｌｌ
（１，Ｌ、定行１スラリポンプを使つ（流体供給Ｉ−ツ
ｌ−２４Ｊ二定吊的に供給され、流体供給ｉｌｌ；ｉ
／）１１）供Ｗ１されろ水と山ｉ合されて一定ｉｔｓの
一ロ１イドＷ１Ｈｋを）１ユ成・ｉる１゜水槽１内の流
れ場は、スリツＩ〜光１）（Ｊ代入さ１；る局所的な照
明にＪ、って、流れのイ「意の位＋ｌ’／を平面で断面
して可視化し１１するＪ、うにら（ロ） −）＃≧（い
る。スリン１へ光５は公知のスリット尤′ｄ≦ｊ ：１
１．： 、１、）であるいは二次元光学系を使用し−（
拡げること１．−よって簡Ｌ１１に（ｑられる。、１、
Ｉこ、レー＋１゛−ビ＝−１８をイのままの状態で高速
にΔシレートさ１！ること（、−より、実質的なスリッ
ト光として１１することしｊす１１１４である。
乳と違って流れの中に直接注ぎ込むだけでｔよ１ＬｌＩ
Ｉ５に］［１イド状態を形成できない。そこで、ファイ
ンセラミックスをあらかじめ少墨の水に浸しＩこ高濃縮
コ［ｌイド溶液とも芭うべきものを用意−〇 − 覆る。この高濃縮］１１イド溶液は、例λば、 定比率
の水とフｊ・インＩ２ラミマクスＯ）微粒子、！を減圧
下のタンク内において情理混合し、微わ゛ｔｒ表面に付
着している気泡を完全に脱泡さ１２ ＜、ことＩＪ、１
、って作られる。この高濃縮−１１７Ｉイｌ゛溶１ｌｌ
（１，Ｌ、定行１スラリポンプを使つ（流体供給Ｉ−ツ
ｌ−２４Ｊ二定吊的に供給され、流体供給ｉｌｌ；ｉ
／）１１）供Ｗ１されろ水と山ｉ合されて一定ｉｔｓの
一ロ１イドＷ１Ｈｋを）１ユ成・ｉる１゜水槽１内の流
れ場は、スリツＩ〜光１）（Ｊ代入さ１；る局所的な照
明にＪ、って、流れのイ「意の位＋ｌ’／を平面で断面
して可視化し１１するＪ、うにら（ロ） −）＃≧（い
る。スリン１へ光５は公知のスリット尤′ｄ≦ｊ ：１
１．： 、１、）であるいは二次元光学系を使用し−（
拡げること１．−よって簡Ｌ１１に（ｑられる。、１、
Ｉこ、レー＋１゛−ビ＝−１８をイのままの状態で高速
にΔシレートさ１！ること（、−より、実質的なスリッ
ト光として１１することしｊす１１１４である。
更に該スリブ１−光を冑イするイひＦｌにおい（連続的
に順次瞬間的に発光さｌ！る（−とにｊ、つ−（、次Ａ
。
に順次瞬間的に発光さｌ！る（−とにｊ、つ−（、次Ａ
。
可視化を実施Ｍる場合１．）ある。スリット＊、 ５Ｌ
１通常水槽′１に対して直角に入射さ１！、屈折を防止
している。しかし、流れ場を形成する水の屈折率を、砂
糖１．ｒどの屈折率を−１−げる媒質を入れたり温度を
１−げることによって、水槽１の材質と同じ屈折率どし
た１１ ｆ′７には、スリット光５の入射角度は制限さ
れ／２い。尚、本明細廁において、スリット光５どは、
ｌ ｉ：ｌｉのレーク”−ビームに依る実質的なスリッ
１−光を含めた６のどする。
１通常水槽′１に対して直角に入射さ１！、屈折を防止
している。しかし、流れ場を形成する水の屈折率を、砂
糖１．ｒどの屈折率を−１−げる媒質を入れたり温度を
１−げることによって、水槽１の材質と同じ屈折率どし
た１１ ｆ′７には、スリット光５の入射角度は制限さ
れ／２い。尚、本明細廁において、スリット光５どは、
ｌ ｉ：ｌｉのレーク”−ビームに依る実質的なスリッ
１−光を含めた６のどする。
以−１のＪ、うに構成された可視化装置を使って本５を
明の流れの可視化方法をバーナモデルについてＭ２明Ｍ
る。１ ．１、ヂ、水槽１に向ｔＪで均質な］ロイド粒子４を密
に含む流体・］ロイド溶液を必要なだけ安定供給し槽底
の噴りＪ Ｉ−’］ ７から吹き出させて水槽１内に流
れ用を作り由り。コロイド溶液は流れ場を形成しかつ可
視化ｔこ好適な１Ｉ８１１度にあらかじめ全量調整され
たしのか、あるいは流体供給ユニツ１−２においてＦＦ
５”！、中に混合調整されたものが使用される。
明の流れの可視化方法をバーナモデルについてＭ２明Ｍ
る。１ ．１、ヂ、水槽１に向ｔＪで均質な］ロイド粒子４を密
に含む流体・］ロイド溶液を必要なだけ安定供給し槽底
の噴りＪ Ｉ−’］ ７から吹き出させて水槽１内に流
れ用を作り由り。コロイド溶液は流れ場を形成しかつ可
視化ｔこ好適な１Ｉ８１１度にあらかじめ全量調整され
たしのか、あるいは流体供給ユニツ１−２においてＦＦ
５”！、中に混合調整されたものが使用される。
次いで、この流れ揚にスリマ１〜光５を照射してコロｒ
トれ′！了４に乱反則させることにより任意断面にお【
ノる流れを抽出しく可視化する１、ｊｌり乱）ｌ′、
１．１スリツト光５が入）１シｌこ方向から９０・−１
／１ｈ”の範囲で最も良好に検出できるので、イの範囲
において観察ないし測定りる。この散乱光１．： 、１
．イ）１す１（１化は、流れ場の外輪しか観察でさど１
か−）だ従来の可視化方法と責な０、 ｌｌｉ面にお（
Ｊる−１［１イド粒子４の動きを追跡するＩこめ、流ね
の１１１！育鴬、流れ／。
トれ′！了４に乱反則させることにより任意断面にお【
ノる流れを抽出しく可視化する１、ｊｌり乱）ｌ′、
１．１スリツト光５が入）１シｌこ方向から９０・−１
／１ｈ”の範囲で最も良好に検出できるので、イの範囲
において観察ないし測定りる。この散乱光１．： 、１
．イ）１す１（１化は、流れ場の外輪しか観察でさど１
か−）だ従来の可視化方法と責な０、 ｌｌｉ面にお（
Ｊる−１［１イド粒子４の動きを追跡するＩこめ、流ね
の１１１！育鴬、流れ／。
向等を正確に知ることかで・さる、２しか０．１カ微細
でかつ均ｔ’Ｊ ／７−］１ｍ イトｌｉ＋ 了４ ニ
ー１．−）”Ｃ１１７ｔ ｌ）ｋ ’ｌ ル光の強磨は
甲位体（＾中（１） −１１１−（ド第１°ｌ −ｉ’
ＲＩＪ ＆＆即１１＋ロイド密度に比例するど化Ｊ
’＞ ｔｌ、ぞ（１，１，ｔ １１１、ｌｌｌ＋ ）Ｉ
’。
でかつ均ｔ’Ｊ ／７−］１ｍ イトｌｉ＋ 了４ ニ
ー１．−）”Ｃ１１７ｔ ｌ）ｋ ’ｌ ル光の強磨は
甲位体（＾中（１） −１１１−（ド第１°ｌ −ｉ’
ＲＩＪ ＆＆即１１＋ロイド密度に比例するど化Ｊ
’＞ ｔｌ、ぞ（１，１，ｔ １１１、ｌｌｌ＋ ）Ｉ
’。
の強度がＩｌｌ！ｌ！：ｔに対応づることを意味１１イ
）ことか―）、：Ｉ［１イド粒子４の粗密に伴う散乱）
１′、の強弱に１１、’ｊて流れのｓｉ及びその変動を
６同ＩＩ〜（ごｌｌ？ｓ１四察（゛きる。
）ことか―）、：Ｉ［１イド粒子４の粗密に伴う散乱）
１′、の強弱に１１、’ｊて流れのｓｉ及びその変動を
６同ＩＩ〜（ごｌｌ？ｓ１四察（゛きる。
また、散乱光の強ＩＱ及びイの変ＩＪ＋にｔ、＋ Ｕし
体の温度及びその変動等の名（・「一定量的情報を含ん
ぐいることから、この散乱光をＩ ’Ｉ−Ｖカメラ６使
−）て検出することによって各（Φ定量的測定に刊；１
しすることも可能である。例えば、スリッｌ−）ｉ’、
５）が１１１７−１１− ド粒子４の存在にＪ：つて乱反制することによって１１
川化されＩこ任意のセクションにおける流れ場を１−
Ｖカメラ２０で岡影し、これを更に必要に応じてグー１
１アツプしてモニターテレビ２１のブラウンｗ １．：
映し出し、ブラウン管−にに設置したフォトセンサ２２
によ−）で光の強弱即ちＩＩｒｔｉの粗密を電気的仁［
口ご変換してから、これをフィルタ２３に通して画面ス
１ トン信号を除去した後にトラレジ１ン１〜Ｉノコー
ダ２４からＡシロスコープ２５又はＸＹレニ１−ダ２６
へ出力し、測定ないし記録することが（・きる（第４図
参照）。尚、この測定に際しでは、測定ｆｉ域中もつと
も暗い部分でも微小出力例えば３ｎ＋Ｖ程度を示すよう
に、またもつ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整を行なう必要がある。また、測
定位首の変更は、ブラウン管−Ｆのフォトセンサ２２を
移！ＦＪＩさｌるか、あるいは［・ラバース（図示省略
）にてカメラ２０を微動さけることにより行なう。
体の温度及びその変動等の名（・「一定量的情報を含ん
ぐいることから、この散乱光をＩ ’Ｉ−Ｖカメラ６使
−）て検出することによって各（Φ定量的測定に刊；１
しすることも可能である。例えば、スリッｌ−）ｉ’、
５）が１１１７−１１− ド粒子４の存在にＪ：つて乱反制することによって１１
川化されＩこ任意のセクションにおける流れ場を１−
Ｖカメラ２０で岡影し、これを更に必要に応じてグー１
１アツプしてモニターテレビ２１のブラウンｗ １．：
映し出し、ブラウン管−にに設置したフォトセンサ２２
によ−）で光の強弱即ちＩＩｒｔｉの粗密を電気的仁［
口ご変換してから、これをフィルタ２３に通して画面ス
１ トン信号を除去した後にトラレジ１ン１〜Ｉノコー
ダ２４からＡシロスコープ２５又はＸＹレニ１−ダ２６
へ出力し、測定ないし記録することが（・きる（第４図
参照）。尚、この測定に際しでは、測定ｆｉ域中もつと
も暗い部分でも微小出力例えば３ｎ＋Ｖ程度を示すよう
に、またもつ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整を行なう必要がある。また、測
定位首の変更は、ブラウン管−Ｆのフォトセンサ２２を
移！ＦＪＩさｌるか、あるいは［・ラバース（図示省略
）にてカメラ２０を微動さけることにより行なう。
ここで、１１庶は、散乱光の明るさの変動量と濃ＩＱ
＊ ０す＋ ａどが相似関係にあるという知見、即ち混
１２− 合状態にある二流体においてｒｌ ｒｌ （ドわ“！了
４を含＝１、ない流体の割合が八くイするにつれ’Ｃ”
ＩＩ Ｉ：１体（＾中の二］ロイド粒子吊が減少し１−
する−きを失・）という知見に基づき、バーブしデル８
の出１１の明るさ６′ｒ１１気的に変換して（ｑられる
電ｆｆ （！１３口Ｉｔ ？ｔ＋月としく４１億１Ｃ）
０％に相当）、この（ｉ目ＩＩ電ＩＩ ｒ−流体がｔｒ
ｉ！合している測定個所の散乱光の明？）さからＩ！’
ｔ ’）Ｉする測定電圧を除づることに３１、す、Ｊ２
ｖ）られる。
＊ ０す＋ ａどが相似関係にあるという知見、即ち混
１２− 合状態にある二流体においてｒｌ ｒｌ （ドわ“！了
４を含＝１、ない流体の割合が八くイするにつれ’Ｃ”
ＩＩ Ｉ：１体（＾中の二］ロイド粒子吊が減少し１−
する−きを失・）という知見に基づき、バーブしデル８
の出１１の明るさ６′ｒ１１気的に変換して（ｑられる
電ｆｆ （！１３口Ｉｔ ？ｔ＋月としく４１億１Ｃ）
０％に相当）、この（ｉ目ＩＩ電ＩＩ ｒ−流体がｔｒ
ｉ！合している測定個所の散乱光の明？）さからＩ！’
ｔ ’）Ｉする測定電圧を除づることに３１、す、Ｊ２
ｖ）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ｔＪるｍ麻を１１＋１１定りることｌ、：
、１゜す、ある燃焼モデルに（Ｙえばこれ／＋ｌ 請求
められる燃料と空気の混合割合から燃焼編ＩＱｖＩ００
ｍ、０２品等の分布状態をシｌミレートりること０（゛
きる。
定個所におｔＪるｍ麻を１１＋１１定りることｌ、：
、１゜す、ある燃焼モデルに（Ｙえばこれ／＋ｌ 請求
められる燃料と空気の混合割合から燃焼編ＩＱｖＩ００
ｍ、０２品等の分布状態をシｌミレートりること０（゛
きる。
また、一つの＝−［Ｉイド粒子４を１２１定１）（ぞの
Ｉロイド粒子４が所定外ｌ１ｌＩ１１−を移動りる１１
、）間を測定づることは事実１′不ｉｉ１ ｆｌｉ］ｒ
あるが、 定ｉｇ＆ｌＬｌの１０イド粒子群が移動する
時間は接近１；る二点のフォトセンサにおいて測定１Ｊ
る温度変化の１１，１量的ｌｒれとして把握することが
できるとの知見にｉｌｔづき、第５図トニ示Ｔ Ｊ：う
に前述のｓ酊測定装置のブラウン［１に９２にｔ）う一
つのフＡ１〜センサ２７を設け、３ＩＴＩＢｒｊルー＝
ツｔｌ＞）ｔ ｔ−ｔ：ン（ｔ ２２． ２７間ヲ移動
づる−１１’ｌイド粒子群の移動ｌｌ島間を検出するこ
とに、１、番つ速１ｑをめることができる。尚、第５図
において、旬月２１１は一１ンビュータ、２９はディス
プし！−で、３０１；Ｌプリンタである。
Ｉロイド粒子４が所定外ｌ１ｌＩ１１−を移動りる１１
、）間を測定づることは事実１′不ｉｉ１ ｆｌｉ］ｒ
あるが、 定ｉｇ＆ｌＬｌの１０イド粒子群が移動する
時間は接近１；る二点のフォトセンサにおいて測定１Ｊ
る温度変化の１１，１量的ｌｒれとして把握することが
できるとの知見にｉｌｔづき、第５図トニ示Ｔ Ｊ：う
に前述のｓ酊測定装置のブラウン［１に９２にｔ）う一
つのフＡ１〜センサ２７を設け、３ＩＴＩＢｒｊルー＝
ツｔｌ＞）ｔ ｔ−ｔ：ン（ｔ ２２． ２７間ヲ移動
づる−１１’ｌイド粒子群の移動ｌｌ島間を検出するこ
とに、１、番つ速１ｑをめることができる。尚、第５図
において、旬月２１１は一１ンビュータ、２９はディス
プし！−で、３０１；Ｌプリンタである。
ＩＶ、ブを明の助士
１゛イ１−のＭ１明から明らかなＪ、うに、本発明の流
れ（ｈ ｊ’＋ｌ祝化ブｊ法１ま、均一なｍ度で］Ｏイ
ド粒子を含む−１１−１イド溶液で透明なモデル水槽内
に流れ場を形成し、これに局所的に光を照射し、前記コ
ロイド粒子で・入１ｊ光を散乱させて任意断面における
流れを定量的に可視化しているので、成る断面におりる
流れの状態Ｖ）流れの方向といった定性的な観察は勿論
のこと、散乱光の強弱から流れ全域にお１ノる１ｌｌＱ
分布及び喰動が一目で観察できる。しか１３、＝ｒｃ：
＋イド粒子は流れ場を形成する液体に対する追随ｖ１に
優れるとバに流れの旋回時に心性を示さないｔこめ、回
転ψ渦を伴う流れの正確な可視化を可能と覆る。
れ（ｈ ｊ’＋ｌ祝化ブｊ法１ま、均一なｍ度で］Ｏイ
ド粒子を含む−１１−１イド溶液で透明なモデル水槽内
に流れ場を形成し、これに局所的に光を照射し、前記コ
ロイド粒子で・入１ｊ光を散乱させて任意断面における
流れを定量的に可視化しているので、成る断面におりる
流れの状態Ｖ）流れの方向といった定性的な観察は勿論
のこと、散乱光の強弱から流れ全域にお１ノる１ｌｌＱ
分布及び喰動が一目で観察できる。しか１３、＝ｒｃ：
＋イド粒子は流れ場を形成する液体に対する追随ｖ１に
優れるとバに流れの旋回時に心性を示さないｔこめ、回
転ψ渦を伴う流れの正確な可視化を可能と覆る。
マタ、木ｊｔ Ｉｌｌ １．Ｌ 、 Ｈｋ １４ 中＋
＝密ｌコ（ｒ （＋す７＋ｌｌｌ／ド粒子によって〕１
ヂる１１（乱光Ｃ・流１１ろ１＋ｌ ｉｌｌ化１．（い
るので、流れ場内の１１１〜ｒドネ１′！ｒの０倣・！
Ｉ： ｒ’ｉ・移動の状態叩Ｉ♂液体の書面、ｒ’Ａ：
Ｉ（１，１ｋ （ｆ ’ｆ ｔｌ−）の疫ｖ１が散乱
光の強１α及び弯仙どしく １１’！ ｌ即（さろ。
＝密ｌコ（ｒ （＋す７＋ｌｌｌ／ド粒子によって〕１
ヂる１１（乱光Ｃ・流１１ろ１＋ｌ ｉｌｌ化１．（い
るので、流れ場内の１１１〜ｒドネ１′！ｒの０倣・！
Ｉ： ｒ’ｉ・移動の状態叩Ｉ♂液体の書面、ｒ’Ａ：
Ｉ（１，１ｋ （ｆ ’ｆ ｔｌ−）の疫ｖ１が散乱
光の強１α及び弯仙どしく １１’！ ｌ即（さろ。
Ｌ ／１１も、散乱光）強１（［１，１、Ｉｌｌ ｌｒ
／ １４１（’Ｉ 中（１＋ ＋ ＋１ｒ Ｆ粒子数に
比例りるど化えられ、ぞ１０．１． ｌｉ！＋乱Ａ′、
の強麿がＩｉ１度に対応することを意味（ｊる。、 １
．、、 ／こが）（、流れの外から光学系を用い−（散
乱Ｗ、の強さ続び亀・動を検出ηれば、〕ｉｌ１９触１
・に淵１ｑ編、速庶揚及（ｔそれらの疫動等を定量的に
測定でさる１、
／ １４１（’Ｉ 中（１＋ ＋ ＋１ｒ Ｆ粒子数に
比例りるど化えられ、ぞ１０．１． ｌｉ！＋乱Ａ′、
の強麿がＩｉ１度に対応することを意味（ｊる。、 １
．、、 ／こが）（、流れの外から光学系を用い−（散
乱Ｗ、の強さ続び亀・動を検出ηれば、〕ｉｌ１９触１
・に淵１ｑ編、速庶揚及（ｔそれらの疫動等を定量的に
測定でさる１、
第１図は本発明の流れの１’＋ｌ視化７＋法６実隔・）
ろ可視化装置のｌＲ１８図、第２図はｔノ゛ル水槽の横
断平面図、第３図はｉｌ ？ｊＪ化されＩこ流１１．１
４．ｌを小＋１＾；１明図、第４図は本発明の流れの可
視化／】法を利用１ノだ濃度測定装置の概略図、第５図
はＩｉ、Ｉ ｉｉｌ視化１ノ法を利用した速度測定装置
の概略図である。 −１：）− １・・・モデル水槽、 ４・・・コロイド粒子、５・・
・局所的１−、照明光、１０・・・観察窓、１１・・・
大川光窓。 特許出願人 日本ファーネス工業株式会社 １６−
ろ可視化装置のｌＲ１８図、第２図はｔノ゛ル水槽の横
断平面図、第３図はｉｌ ？ｊＪ化されＩこ流１１．１
４．ｌを小＋１＾；１明図、第４図は本発明の流れの可
視化／】法を利用１ノだ濃度測定装置の概略図、第５図
はＩｉ、Ｉ ｉｉｌ視化１ノ法を利用した速度測定装置
の概略図である。 −１：）− １・・・モデル水槽、 ４・・・コロイド粒子、５・・
・局所的１−、照明光、１０・・・観察窓、１１・・・
大川光窓。 特許出願人 日本ファーネス工業株式会社 １６−
Claims (1)
- 均一な濃度でコロイド粒子を含むコロイド溶液で透明な
モデル水槽内に流れ場を形成し、これに局所的に光を照
射し、前記コロイド粒子で入射光を散乱させて任意断面
における流れを定量的に可視化することを特徴とする流
れの可視化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9109384A JPS60236042A (ja) | 1984-05-09 | 1984-05-09 | 流れの可視化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9109384A JPS60236042A (ja) | 1984-05-09 | 1984-05-09 | 流れの可視化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60236042A true JPS60236042A (ja) | 1985-11-22 |
| JPH0338537B2 JPH0338537B2 (ja) | 1991-06-11 |
Family
ID=14016901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9109384A Granted JPS60236042A (ja) | 1984-05-09 | 1984-05-09 | 流れの可視化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60236042A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102721525A (zh) * | 2012-07-05 | 2012-10-10 | 重庆大学 | 一种淹没射流测试箱及测试方法 |
| CN107219057A (zh) * | 2016-03-22 | 2017-09-29 | 中国石油化工股份有限公司 | 氧气混合设备流体力学测试方法 |
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 |
-
1984
- 1984-05-09 JP JP9109384A patent/JPS60236042A/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 |
|---|---|---|---|---|
| CN102721525A (zh) * | 2012-07-05 | 2012-10-10 | 重庆大学 | 一种淹没射流测试箱及测试方法 |
| CN107219057A (zh) * | 2016-03-22 | 2017-09-29 | 中国石油化工股份有限公司 | 氧气混合设备流体力学测试方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0338537B2 (ja) | 1991-06-11 |
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