複雑乱流場の多元情報画像解析システム

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10355009
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小林 敏雄 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 教授 (50013206)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): HU Hui 日本学術振興会, 特別研究員 ; 佐賀 徹雄 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (30013220) ; 谷口 伸行 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (10217135) ; 黒田 和男 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10107394)
• Keywords: 多次元情報画像計測 / 乱流 / PIV / LIF / LES / 濃度相関法 / 光計測 / トレーサ

Research Abstract

本研究は、流れ場の複合情報を高精度に解析するために、光画像計測技術と数値解析技術との融合をはかり、複雑流れ場のハイブリッド解析システムを構築する。本年度は、広域流れ場の乱流量とスカラー量をけいそくするための多元情報解析システムを構成し、速度・濃度の同時計測のための基礎的なデータベースを作成した。すなわち、1)YAGレーザを光源にして、入力部を高解像度カメラ、処理部をワークステーションとする多元画像解析システムを構成した。このとき、YAGレーザとビデオ信号を同期させ、流れ場の可視化画像を直接、および光学フィルタを介して2台のカメラに取り込み、それぞれ速度計測、スカラー計測を行うシステムとした。速度計測にはPIV(Particle Image Velocimetry)をスカラー計測にはLIF(Laser Induced Fluoresence)を用いることとし、これを高精度の解析システムとして動作させるため以下の検証を行った。2)濃度あるいは温度などのスカラー計測に対するトレーサの選択と、これを用いた不確かさを解析を行った。本システムがスカラー計測に対して十分な精度を持つことを確認した。同時に、3)LES(Large Eddy Simulation)により複雑乱流場を解析し、PIVで用いる画像解析アルゴリズムを評価した。本システムでは、画像解析アルゴリズムに速度の空間解像度が高い濃度相関法を採用した。LESのシミュレーション結果を用いて、擬似的なトレーサ粒子による可視化画像を作成した。本システムで用いるレーザ・ライト・シートの照明を想定してシート内の粒子輝度に分布を与え、粒子の空間密度、粒子サイズ、観察窓のサイズ、画像の入力時間間隔あるいは面外速度の大きさなどの主要なパラメーターについて系統的な定量評価をおこなった。各パラメータに対する最適条件を明らかにした。4)これら基礎データをデータベース化した。

Research Products

• [Publications] T.Kobayashi: "Time response characteristics of microcapsulated liquid-crystal particles" J.Heat Transfer-Japanese Research. 27・5. 390-398 (1998)
• [Publications] T.Kobayashi: "Feasibility of large eddy simulation for turbulent wake of Bluff Body" Workshop CFD in Automobile Engineering. 1-10 (1998)
• [Publications] M.Tsubokura: "Visualization of 3-D structure at a stagnation region of a plane impinging jet using large eddy simulation" 8 th International Symposium on Flow Visualization. 291-1-291-5 (1998)
• [Publications] S.Kompenhans: "International activities for cooperation, comparison and standardizaion at the development and application of particle image velocimerty" Ninth International Symposium on Application of Laser Techniques to Fluid Mechnics. 13.6.1-13.6.6 (1998)
• [Publications] T.Kobayashi: "Reseach on the mixing enhancement performance of lobbed nozzles by using PIV and LIF" Proc.FED-SM'98 ASME. 1-8 (1998)
• [Publications] H.Zhang: "Research on the charge flow in engine cylinder with particle image velocimetry" Proc.of 4 Th KSME-JSME Fluid Engineering Conference. 349-352 (1998)
• [Publications] N.Taniguchi: "Large eddy simulation of turbulent separate flows" China-Japan Workshop on Turbulent Flows. 1-12 (1998)
• [Publications] S.-C.Ko: "燃焼器内乱流のラージエディシミュレーション" 第26回可視化情報シンポジウム講演論文集. 18・Suppl.183-184 (1998)
• [Publications] T.Saga: "Evaluation of cross correlation method by using PIV standard images" J.Visualization. 1・1. 87-94 (1998)
• [Publications] 佐賀徹雄: "濃度相関法のPIV標準画像による評価" 日本機械学会第75期通常総会講演会講演論文集(III). 98・1. 140-141 (1998)
• [Publications] S.Nishio: "Standard images for particle image velocimetry and its application on system performance evaluation" 8 th International Symposium on Flow Visualization. 278-1-1-278-1-5 (1998)
• [Publications] H.Hu: "Mixing porsess in the jet flows of lobed nozzles" Int.Conf.on Optical Technology and Image Procesing in Fluid,Therminal and Combustion flow. 266-267 (1998)
• [Publications] H.Hu: "Investigation on the tabbed jet mixing flows by using LIF and PIV" 8 th International Symposium on Flow Visualization. 4.01-4.11 (1998)
• [Publications] H.Hu: "噴流の混合促進のPIVとLIFによる計測" 可視化情報. 18・Suppl.2. 107-108 (1998)
• [Publications] T.Kuroda: "Fabrication of a two-dimensional array of photorefractive waveguides in LiNb03 : Fe using non-diffracting checkered pattern" Optics Comm.145. 150-154 (1998)
• [Publications] K.Iida: "Injection locking of a broad-area diode laser through a dubble phase-conjugate mirror" Optics Comm.146. 6-10 (1998)
• [Publications] O.Matoba: "Segmented photorefractive waveguides in NiNbo3 : Fe" J.Opt.Soc.Am.B15. 2006-2012 (1998)
• [Publications] S.Ashihara: "Mutually pumped phase conjugators using picosecond pulses" J.Opt.Soc.Am.B15. 1971-1976 (1998)
• [Publications] H.Horiuchi: "Cascade injection 1W-class broad-area diode lases with photorefractive double phase-conjugator" Electro Optics '98. 167-168 (1998)
• [Publications] S.Iwamoto: "Resonant photorefractive effect at near infrared in InGaAs/GaAs multiple quantum structure" IEEE LEOS 1998,11 th Annual Meeting. 2. 145-146 (1998)
• [Publications] 谷口伸行: "円柱まわりの流れの三次元数値シミュレーション" 日本機械学会論文集(B). 64・622. 1725-1731 (1998)
• [Publications] 谷口伸行: "ガスタービン燃焼器内の乱流LES" 数値流体力学シンポジウム. 65-66 (1998)
• [Publications] 小林敏雄: "東大出版会" 乱流の数値流体力学 モデルと計算法, 259-309 (1998)
• [Publications] 小林敏雄: "養賢堂" 熱流体の新しい計測法, 266-281 (1998)