圧縮性流体における3次元密度計測法の精度向上に関する研究
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21K04098
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21030:Measurement engineering-related
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| Research Institution | Shonan Institute of Technology |
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Principal Investigator |
稲毛 達朗 湘南工科大学, 工学部, 准教授 (70633999)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 圧縮性流体 / 可視化計測 / 衝撃波 / 画像処理 |
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| Outline of Research at the Start |
背景設置型シュリーレン法は，適当な背景画像とデジタルカメラ，さらに背景画像を照らすための光源のみで構成される非常にシンプルな計測システムである．媒質中の密度変化による屈折率の変化によって生じる背景画像の移動量を画像処理によって定量的に評価することで流れ場（媒質）の密度を定量的に計測できる．光源として紫外，白色，赤色のLEDを光源として波長の差を考慮したBOS計測システムを構築し，BOS法の計測精度の向上を図る．そして模型の影響を受けにくい光源波長を採用し，模型によって遮られてしまう密度情報の取得を試みる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
超音速で移動するロケットや旅客機などにはソニックブームに代表されるような「環境問題」や「空気力学的な問題」があり，それらの原因のひとつである３次元的な衝撃波現象の解明が必要である．また，近年では医療への応用も行われており．体外衝撃波治療がおこなわれている．しかしながら，高速で移動する流体中に生じる衝撃波を３次元的かつ定量的に計測することは難しいのが現状である．そこで本研究では，３次元的な定量密度計測を実現することができる，背景設置型シュリーレン（Background Oriented Schlieren，BOS）法に着目し，BOS法を用いた可視化計測に適した光源の波長を解明することを目的とする．
本実験において，無隔膜駆動部をもつ衝撃波管を使用しており，初期条件を揃えることで再現性の高い実験を行うことができている．そして，赤色 (中心波長 620nm)，緑色 (中心波長 520nm)，青色 (中心波長 450nm)による光源波長の違いから生じるBOS法による計測結果より背景画像の歪み量を定量的に比較した．今回の実験結果として，青色光源を用いた気配系の歪み量が他の光源を用いた背景の歪み量より大きく計測された．しかしながら，赤色と 緑色光源では変化が見られなかった．これは画像の解像度が 512×384ピクセルと小さく，BOS計測における画像処理において 有意差を計測することができていないと考えられる ．そこで，今後の研究として一眼レフカメラを用いて4928×3264ピクセルの画像で比較し，今回の結果より空間分解能を 10倍程度向上させた計測を実現する．そして，光源波長と計測精度の関係を明らかにしていく．研究実績として日本機械学会山梨講演会2022にて研究発表を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
光源製作のための半導体素子の入手困難が続き，光源開発が遅れたことにより計測が遅れてしまった．また，カメラレンズの入手も遅れてしまい，実験に大幅に遅れが生じてしまった．しかしながら並行して画像処理ソフトの開発を進め，実験終了後の画像処理は非常に円滑に進み研究計画の遅れは小さいものとなり，研究を遂行する上での大きな問題とはなっていない．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はカメラを複数使用した多方向同時投影実験を実施するとともに3次元再構成法の開発に着手していく．
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Report
(2 results)
Research Products
(1 results)
