Bubble Diameter Distribution Estimation for Propeller Cavitation Using Photometric Stereo and Deep Learning

• Project/Area Number: 23K22977
• Project/Area Number (Other): 22H01708 (2022-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2022-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 24020:Marine engineering-related
• Research Institution: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• Principal Investigator: 白石 耕一郎 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 主任研究員 (40586591)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金丸 崇 九州大学, 工学研究院, 准教授 (90612127) ; 谷口 智之 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 主任研究員 (20782460) ; 澤田 祐希 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 研究員 (60711356)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000); Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2024: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2023: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000); Fiscal Year 2022: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
• Keywords: キャビテーション / 気泡径分布 / ステレオ計測 / ボリュームレンダリング / 理論計算（パネル法） / 照度差ステレオ法 / パネル法 / 照度差ステレオ / 深層学習

Outline of Research at the Start

プロペラキャビテーションによる水中放射雑音の高精度推定には、キャビティ形状と気泡径分布の時間変化の把握が不可欠である。しかし、キャビテーションは高速現象で非接触計測が求められるため、気泡径分布の計測法は確立されていない。本研究では、ステレオ計測法を用いた高分解能なキャビティ形状計測法と、深層学習を用いた気泡径分布推定法を開発する。複数の模型プロペラについて計測を行い、プロペラ翼形状、キャビテーション及び気泡径分布の関係を明らかにする。これらの成果は、プロペラキャビテーションによる水中放射雑音の高精度推定に貢献することが期待される。

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