非線形トモグラフィー:燃焼解析のための新たなイメージング理論

ウェイウェイ ツァイ氏

ケンブリッジ大学 化学工学科

EU マリー キュリー フェロー ウェイウェイ ツァイ氏

※ 所属、役職等は受賞当時のものです

論文要旨

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"Tomography" is a technique for obtaining internal information of the target to be measured. Its application to gas concentration measurement will aid in determining the spatial distributions of gas concentrations in combustion diagnostics. However, the classical tomography can only be applied to the situation where pressure is constant and uniform cross the flow field. Also, only one component can be obtained with limited sensitivity due to the inherent limitations with classical tomography. The combination of the newly proposed concept "Nonlinear Tomography" with the latest laser gas measuring techniques will enable the simultaneous spatial distribution analysis of the multiple parameters including temperature, pressure, and concentration of several gas components. This will facilitate the study of new combustion concepts and engine designs.

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研究概要

"トモグラフィー"とは断層影像法のことであり、病院で患者に用いられるCTスキャンのように、対象の内部情報を得る技術である。この技術をガス濃度計測に応用すれば、空間でのガス濃度分布がわかる。しかしながら通常のトモグラフィーでは一つの分布情報しか得られないため、ガス濃度を求めるときは、圧力などの他の変数は全体で一定と仮定しなければならず、現実とのずれがあった。また使える計測手法が限られ、感度に限界のある一成分の濃度分布しか得られなかった。

ツァイ氏は、通常のトモグラフィーを発展させた "非線形トモグラフィー"と、レーザーを用いた最新のガス計測手法とを組み合わせることを提案し、複数成分のガス濃度に加えて温度と圧力の分布など複数の情報の同時解析が可能であることや、より高感度のガス濃度分布計測が可能であることを示した。

この手法を用いることで、エンジン内部のような不均一で高速に変化する環境の、ある一瞬の温度・圧力・ガス濃度分布や微量成分の分布が測定可能となり、自動車業界など、燃焼を扱う産業界で特に期待される。

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