界面輸送現象に伴う流動画像に対する時空間微分法を用いた定量的可視化

• Project/Area Number: 08750862
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 化学工学一般
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 野中 利之 東北大学, 工学部, 助手 (50237856)
• Project Period (FY): 1996
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1996)
• Budget Amount: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 1996: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 動画像処理 / 界面輸送現象 / 時空間勾配法 / 流れの可視化

Research Abstract

1.ビデオ画像からディジタル画像データへの変換および一時保存
ビデオ動画像変換用ソフトを用いて、界面流動のビデオ画像をディジタル画像に変換し、高容量ハードディスクに一時保存した。
2.時空間微分法による速度分布の計算
界面流動現象の定量的可視化として、研究代表者によって提案された画像の輝度のぼやけを補正する時空間微分法により液々界面近傍の速度分布を求め、従来の時空間微分法による計算結果と比較した。その結果、水-酢酸-ベンゼン系のシュリーレン画像に対して、ぼやけを補正する手法は従来の時空間勾配法より効果的であることがわかった。また、様々なレイリー数を持つ流れに対して時空間勾配法を適用したところ、レイリー対流の強さに応じた速度場が求められた。
3.目視観察に基づくビデオ画像の定性的評価・移動現象論的考察との比較
ビデオ画像からの結果は定性的であるため、水-酢酸-ベンゼン系に対する数値シミュレーションを行ない、界面輸送現象に伴う流動の様子を計算機により実現した。2つの時刻における各液相の濃度分布場に対して、ビデオ画像の場合と同様に時空間勾配法およびぼやけを補正する方法を適用した。結果として、拡散に基づく流れが支配的な場合に時空間勾配法に基づく手法は偽の速度場を検出するため、ぼやけを補正する方法よりも実行性が低下することが確認された。ただし、対流による流れが支配的な場合には時空間勾配法およびぼやけを補正する方法とも結果にそれほどに違いは見られないことがわかった。