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この研究は,さ きに発表 した"ホ ログラフィ干渉法 に よる流速測定)"を 継続 して 行 った ものであ り,一 応 こ こでこれ を完結 した. 基本的な計測手法,装 置等 は前の研究 と同 じであ る. はじめにその手 法につ いて簡単 にふれ ることとす る. 水路中に平面光 を投光 し,流 れ に含まれ る微粒子群 を 照射する と,流 れの 中に一つの光の膜 面が視認 される. 微小な時間間隔 をお いて,こ の膜面 をホ ログラフ ィ二重 露光法によ り記録す ると,二 重露光の時間間隔の間の膜 面内の微粒子群の流れに よる変位 は,こ のホ ログラフィ の再生像 か ら干渉縞 として求め られ,流 速分布 は水路 中 の この膜 の 断面 において,た だちに 求 める ことが でき る. 今 回行 った研究の内容 は,流 れの中に トレーサー とし て,強 制混入 した微粒子 に関す る ことと,ホ ログラフィ 再生像の干渉縞 か ら厳密 に流速 を解析す ることの2つ の 事項 についてである. 流れの状態 や,速 さ等 の流体計測では,一 般に流れの 中に トレーサーを混入す ることは,そ の状 態 を変化 させ る恐れがあ り,あ ま り好 ましい こととは考 え られていな い.し か しなが ら,こ のホ ログラフィを用いた流速測定 法では,な ん らかの トレーサー を流 れの中に 必要 とす る. このために,さ きに発表 した研究5)では,自 然の状態 で流 れの中に存在 してい る微 粒子群 をその まま トレーサ ー として,流 速測定の研究 を行 った.こ の 自然混入の微 粒子群 は,顕 微鏡観 察か ら推 測する と,主 として微 細気 泡 か らなってい るようであ り,そ の粒径,濃 度分布 等 を 正確 に求め ることはできなか った. この測定法 においてあま りこの 自然混入 の トレーサー にこだわ りす ぎる と,流 速測定 は,実 用上,低 レイ ノル ズ数の範囲の流れ に限定 され,特 に乱れ た流れ の場合 に その流速分布 を明確 に示す結果が得 られ なかった. この ことを改 善す るた めに,数 多 くの試み を行 ってみ たが,最 終 的に流れの 中に適当 な トレーサ ーを強制混入 す ること以外に方法が考 えられな くなった. このために,種 々の諸 元の明 らかな粒子 を流れ の中に 混入 す ることに より,こ の トレーサー と流速測定結果 と の関係 を求 める こととした. この結果,最 適 な粒子 を トレーサー として流れに与 え た場合,自 然混入 の トレーサーの場合 と比較 して,は る かに鮮 明な流速分布 を示す干渉縞 を得 る ことが可能 とな り,乱 れ た流れ において も,流 速測定 ができる ようにな った. ホログラフィ干渉法 を応用 した計測 法の利点 の1つ は キャ リブ レーシ ョンを まった く必要 と しないこ とで あ る.こ のた めに,こ の測定法で は計測結果 として直接求 め られ る干渉 縞画像 だけか ら,正 確に流速分布が求 めら れ る.た だ,こ の測 定法 は光学の応 用であ るため,こ れ を求 める過程 において,や や面倒 な幾何 光学解析 を行わ なけれ ばな らない. さきに発表 した論文5)では,計 測手法 の 開発 に重 点 を おいたた め,得 られ た干渉縞画像 か ら流速 を求 める この 解析過程 を省略 した き らいがあ った.こ こであ らためて 述べ るのは,こ れ を補 うことのほか に,こ の解析 の計算 時間 を短縮す る目的があ る. 計算機の発達 してい る現 在,厳 密な解法 にか えて,繰 返 し試 算に よ り答 を得 ることは可能であ る.し か し"こ の測 定法に関 しては,実 際に三枚 一組 のホ ログラフィ画

MEASUREMENT OF THREE DIMENSIONAL COMPONENTS OF FLOW VELOCITY USING HOLOGRAPHY