多層イメージングによる熱流動場の多次元複合計測法の開発研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555062
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 菱田 公一 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (40156592)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 信俊 (株)小野測器, センサ応用事業部, 課長(研究職)
• Keywords: レーザ計測 / 非接触測定 / 速度計測 / 画像処理 / PIV

Research Abstract

流動場の非接触多点計測において、面的な計測法として濃度相関法による粒子画像流速計は既に実用化され、多くの流動場の現象解明、流体機械の開発段階において重要な役割を果たしている.しかしながら乱流の遷移過程、軸対称噴流における縦渦のリブ構造など、3次元的な構造を有する流動場は多く、それらの3次元渦構造およびその構造がもたらす諸現象について未解明な部分が多い.本研究では,この様な諸問題を解決する方法の一つとして,多層のレーザシート光と複数のCCDカメラを用いて2次元速度ベクトル分布を奥行き方向の画像を同時刻に収録し、流動場の時空間分布を時系列に測定できる実用的な計測システムの開発することを目的としている.
平成11および12年度の研究成果をもとに,2方向から観測された2次元ベクトルから3次元ベクトルを再構成する手法を確立し、再構成されたベクトルの誤差の検討を実撮影およびシミュレーションの両面から行い、再構成アルゴリズムの最適化を行った.実流動場への適用例の一つとして,矩形流路内に傾斜して噴出する円形ジェットの流れ場の3次元構造の計測を行った.その結果,ステレオ法に多層レーザシート法を併用した際には,位置に関する校正の誤差が大きく,実時間計測には精度上の問題があることが判明した.3次元の渦構造の時系列変化を捉えるため,定常状態で,レーザシートをトラバースし,流れの移流時間より,渦構造を再構成する手法を確立した.これにより擬似的に多層レーザシート法と同様の計測結果が得られ,運動量拡散の微細構造の解析が可能となった.

Research Products

• [Publications] Abe,M.,Longmire,E.K.Hishida,K.and Maeda,M.: "A Comparison of 2D and 3D PIV Measurements in an Oblique Jet"Journal of Visualization. Vol.3,No.2. 165-173 (2000)
• [Publications] T.Nishimura,S.Inaba,K.Hishida,M.Maeda: "Measurements of ow around inclined jets by stereoscopic PIV"10th international Symposium on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics Lisbon. (2000)