JPH01101465A - 物体表面での気流剥離位置検出方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、物体に吹き付けた気流が物体表面のどの位
置で剥離するかを検出する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

立体構造物の構造解析やピル風の検討などに際して、物
体に吹き付けた気流が物体表面のどの位置で剥離するか
を知ることは、極めて重要であ二３２６円柱等の物体に
吹き付けた気流の物体表面での剥離位置を検出する方法
としで、従来一般に用いられている方法には、油膜法、
圧力分布測定法および電解腐食法などがある（朝倉書店
「流れの可視化ハンドブック」９２頁以下（油膜法）お
よび１２３頁以下（電解腐食法））。

油膜法は、物体表面に油と顔料の混合物（油ｙＡ）を塗
布して気流等の流れ中に置き、そのとき油膜に働く流体
力の作用によって油膜に現われる縞、筋状の模様を調べ
ることにより、物体表面での流れの剥離位置等を検出す
る方法である。

圧力分布測定法は、物体内にその表面に臨む圧力センサ
ーを埋め込んで、物体表面での気流等の流れの圧力を測
定し、その圧力分布を調べることにより、物体表面での
流れの剥離位置等を検出する方法である。一般に円柱な
どの物体の場合には、幾つかの圧力センサーを物体の縦
方向に一列に並べ、物体を少しずつ回転させて円周方向
の圧力分布を測定することにより、流れの剥離位置等を
検出している。

一方、電解腐食法は直接的には水流について適用される
検出方法であるが、水流についての知見を利用して気流
の剥離位置等を知ることが行なわれている。電解腐食法
では、例えば黄銅製の物体表面にハンダを溶着したもの
を水流中に置き、これを陽極として使用し水を直流によ
り電気分解する。すると、ハンダ面上に流線に沿って腐
食による筋模様が現われるので、その筋模様を調べるこ
とにより、物体表面での流れの剥離位置等を検出するも
のである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記油膜法には次のような問題点がある
。

（１）油膜の塗布及び試験結果の判断に高度な専門的技
術を必要とする。また油膜の材質選択などに専門的知識
を必要とする。

（２）　　一般に気流等の流れに°対して油膜に発生す
る応答が悪く、検出精度が劣る。

（３）　　油膜に遠心力が働く場合及び重力による影響
がある場合などには、結果にその影響が入り。

正確な検出ができない。

（４）油による周辺への汚れなどがあシ、検出作業が一
般に面倒である。また、検出作業を繰り返すような場合
には、油膜の塗布を何回か繰シ返して行なう必要があり
、この点でも面倒である。

（５）適用できる流速は１ｍ１秒以上であり、とれより
低速流には適さない。

（６）物体表面の仕上げ精度が結果に大きく影響を与え
易いため、注意が必要である。

圧力分布測定法には次のような問題点がある。

（１）圧力センサーの取付けなどに非常に高度な技術を
要する。これは、圧力センサーの取付けによって物体表
面に凹凸部が生じると、気流等の流れが影響されて正確
な圧力測定ができなくなるからである。

（２）　　圧力センサーが幾つか必要であり、検出装置
が大がかりとなり、またコストが高く付く。物体表面上
の圧力分布のメツシュ的精度を高めるためには、数多く
の圧力センサーを取り付けなければならない。

（３）圧力センサーで得られた測定データを解析、整理
するまでかなりの時間が必要となシ、検出作業中に即座
に適切な判断がしにくい。

（４）　　一般的に検出精度が悪い。またセンサー間の
誤差も生じ易く精度に影響が出やすい。

電解腐食法は上述したように゛直接的には水流について
適用される方法であるが、次のような問題点がある。

（１）　　適用できる水流の範囲が０．０１〜Ｏｅ　１
　ｍ　７秒の流速のものに限られている。

（２）　　水を流し、電気分解を行なうなど検出方法自
体が複雑で１作業が面倒であシ、専門的な技術が必要で
ある。

（３）　　電気分解がノーンダ面表面に一様でなく、流
線に沿って線状に行なわれる理由が充分に解明されてい
ない。

（４）剥離線付近の流速が零になる箇所では重力の影響
を受は易い。

（５）物体表面に溶着したハンダ面をむらなく滑らかく
仕上げる必要がアリ、精度の確保が難しく、高度の技術
を必要とする。

この発明は、上述の現状に鑑み、物体に吹き付けた気流
の物体表面での剥離位置を、容易且つ精度良く検出する
ことができる方法を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕　　　　　・この発明
は、物体に吹き付けた気流の前記物体表面での剥離位置
を検出する方法において、前記物体と前記気流との間に
相対的に温度差を付けて、前記気流を前記物体に吹き付
ける一方、この状態下で前記物体表面を赤外線カメラに
より撮影し、かくして、前記物体表面での前記気流の剥
離位置を前記物体表面の赤外線画像上の温度急変位置と
して検出することに特徴を有するものである。

以下、この発明の検出方法について詳述する。

第１図は、この発明の検出方法の一実施態様を示す説明
図である。

第１図において、ｌは気流剥離位置を検出したい対象の
物体で、物体１はこの例では中空の円筒体からなってい
るが、中実又は中空の楕円体、円錐体、多角柱体、球体
など、どんな物体、立体構造物でも可能である。実際の
構造物の縮小模型でもよい。物体ｌの材質はできるだけ
熱を伝えにくいもの、例えばグラスチックなどが好まし
い。このような物体１を平面２上に所望の姿勢に、例え
ばこの例のように直立に設置し、そして一方向から所望
の速度で気流３を物体１に吹き付ける。気流３を物体１
に吹き付けるには、一般的には風洞を利用し、物体ｌを
風洞内に設置して行えばよい。

ことで、気流３に対して物体１の温度を相対的に高くし
ておく。この例では、物体ｌの温度を上昇させることに
よって、気流３に対し物体ｌの方の温度を高くしている
。この場合、物体ｌが中空の円筒体からなるので、物体
ｌ内の中空部１ａに気流３よシも温度の高い温水４を注
入している。

この場合、温水４による温度上昇で物体１の温度にその
上下位置の各部で温度差が付くのを防止するために、泡
式撹拌器等のバブリング装置で温水４を撹拌させるなど
により各部の温度を一定にすることが好ましい。

なお、物体ｌを温度上昇させるためには、物体１外の外
部の加熱器によって物体１を加熱したり。

物体１が金属製のときには通電によって物体ｌを加熱す
る方法を採ることもできる。一方、一般的ではないが、
気流３に対し物体ｌの温度を相対的に高いものとするた
めＫ、気流３として物体ｌよシも温度が低いものを用い
ることもできる。気流３の温度に対する物体１の温度差
は、物体１の表面５を撮影する赤外線カメラ６の温度分
解能や検出精度に与える温度の影響等を考慮して、適宜
決定する。

以上のようにして、気流３に対して温度の高い物体１に
気流３を吹き付けたならば、その吹き付けている状態下
で物体１の側方の適当な位置から。

物体１の表面５を赤外線カメラ６で撮影する。このとき
、物体１の表面５における、気流３の剥離位置よりも上
流側領域では、これに接触して気流３が流れるので強く
冷却され、温度の低下が大きく低くなる。一方、物体工
の表面５における、気流３の剥離位置よシも下流側領域
では、これに非接触で剥離して気流３が流れるので冷却
は弱く、温度の低下が小さく温度は比較的高い。従って
、物体１０表面５を赤外線カメラ６で撮影すると、表面
５での気流３の剥離位置が、表面５の赤外線画像上に、
温度の低い上流側領域の画像部分と温度の高り下流側領
域の画像部分とが境をなす温度急変位置として検出され
る。

以上の実施態様では、気流３に対して物体１の温度を相
対的に高くして、気流３を物体１に吹き付けた場合を例
にとって説明したが、この発明はこれに限られず、気流
３に対して物体１の温度を相対的に低くして、気流３を
物体１に吹き付けてもよい。気流３に対して物体ｌの温
度を相対的に低くするためには、物体ｌの中空部１ａに
気流３よシも温度の低い冷水を注入したシ、物体１外の
外部の冷却器により物体ｌを冷却する方法が採れ、また
気流３として物体１よシも温度の高いものを用いる方法
を採ることもできる。気流３に対して物体ｌの温度を相
対的に低くして気流３を物体ｌに吹き付けた場合には、
物体１の表面５における気流３の剥離位置よシも上流側
領域および下流側領域の温度は上述したのとは高低が逆
になるが、同様に、表面５の赤外線画像上にそれらの領
域の画像部分が境をなす温度急変位置として、表面５で
の気流３の剥離位置が検出される。

〔実施例〕

直径２１５ｍ５．肉厚５ｍｍ、長さ９８０鵡の塩化ビニ
ール製の円筒体の中空部に温度６５℃の温水を注入して
、円筒体の温度を高くし、これに温度３８℃の空気の気
流を真横から平行に速度５ｍ／秒で吹き付けた。そして
、その状態下で円筒体の真横から表面を赤外線カメラに
より撮影して、円筒体表面での気流剥離位置を赤外線画
像上に検出した。

そのときの円筒体表面の赤外線画像を第２図に示す。第
２図において、７は円筒体表面の赤外線画像、８は円筒
体表面の画像７中の低温の画像部分、９は同じく高温の
画像部分、１ｏは気流の剥離位置である。気流は第２図
に示す位置関係において左方向から円筒体に吹き付けら
れておシ、低温の画像部分８は円筒体表面における気流
の剥離位置の上流側領域に対応し、高温の画像部分９は
同じく下流側領域に対応している。円筒体表面の赤外線
画像７上、気流の剥離位置１０は低温、高温の画像部分
８．９が境をなす温度急変位置として検出されている。

なお、低温の画像部分８においては、よフ上流側はど気
流が吹き付けること忙よる冷却効果が高いので、画像部
分８ａよシも画像部分８ｂの方が温度が低いというよう
に、上流側に行くほど徐々に温度が低下している。高温
の画像部分９においては、よシ下流側はど剥離した気流
が円筒体の背後で渦流となって乱れて廻シ込むことによ
る冷却効果が高いので、画像部分９　ａ　ｍ　９　ｂ　
＃　９　ｃ　ｅ　９　ｄの順により後者はど温度が低い
というように、下流側に行くほど徐々に温度が低下して
いる。ちなみに、気流剥離位置１０よシ上流側の直近の
画像部分８ａが示す温度は５５℃、同じく下流側の直近
の画像部分９ａが示す温度は６０℃であった。

〔発明の効果〕

この発明は以上のように構成されるので、次のような効
果を有する。

（１）　　対象の物体表面での気流の剥離位置が、物体
表面の赤外線画像上に温度急変位置として極めて容易且
つ明確に検出されるので、剥離位置の判断が素人にも可
能で、専門的判断を必要としない。

（２）　　気流の剥離位置のみでなく、剥離後の気流が
対象の物体の背面に与える影響についても、同時に容易
且つ明確に知ることができる。

（３）　　どんな形の物体でも極めて容易に気流剥離位
置検出に利用できる。

（４）物体内に温水を注入するなどして赤外線カメラで
撮影するだけというように、検出方法そのものが高度な
技術を必要としないので、誰れでも剥離検出が容易にで
きる。

（５）結果を赤外線カメラの付属装置によりビデオテー
プやフロッピーディスクなどに直接画像として記録でき
、結果が判シ易い。

（６）その他、従来技術の問題点がほとんど解決できる
他、赤外線カメラでの撮影による検出の特長、例えば非
接触、遠隔での検出などが生かせる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の検出方法の一実施態様を示す説明
図、第２図は、この発明の実施例での気流剥離位置を検
出した中空め内筒体表面の赤外線画像を模式的に示す立
面図である。図面において、１・・・物体、　　　　　
　３・・・気流、４・・・温水、　　　　　　５・・・
表面、６・・・赤外線カメラ、　　７・・・円筒体表面
の赤外線画像−８・・・低温の画像部分、９・・・高温
の画像部分。 １０・・・剥離位置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　物体に吹き付けた気流の前記物体表面での剥離位置を
   検出する方法において、 前記物体と前記気流との間に相対的に温度差を付けて、
   前記気流を前記物体に吹き付ける一方、この状態下で前
   記物体表面を赤外線カメラにより撮影し、かくして、前
   記物体表面での前記気流の剥離位置を前記物体表面の赤
   外線画像上の温度急変位置として検出することを特徴と
   する、物体表面での気流剥離位置検出方法。