2020 Fiscal Year Research-status Report
The development of a pressure estimation method based on Schlieren coupling of CFD
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20K14655
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
鵜飼 孝博 大阪工業大学, 工学部, 講師 (80813534)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | シュリーレン / 時系列非定常3次元計測 / 画像伝送光ファイバー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度は，3次元性を伴う複雑な流れ場において定量計測可能な計測技術を構築するため，画像伝送光ファイバーを応用した背景型シュリーレン法（Fibre BOS: image fibre background oriented schlieren method）を新たに開発し，計測原理と基礎特性を明らかにした．このFibre BOS法は，テレセントリックレンズ光学システム，画像伝送光ファイバーおよびカメラレンズで構成されており，複数台のカメラの代わりに画像伝送光ファイバーを用いて，複数の投影画像を1台のカメラで記録できる．画像伝送光ファイバーは，光が通過するコア材と光が全反射するクラッド材から構成され，このクラッド材による影とコア材の大きさが密度場計測に影響を及ぼすことが分かった．特に，コア材とシュリーレン用の背景ドットの直径比を適切に設定することで，計測精度が向上することを明らかにした．また，カメラレンズの焦点をファイバー端面から外すことで，ファイバーの端面に現れるクラッド材の影による計測精度の悪化を改善できることが分かった．さらに，導出した計測原理が正しいことを確認し，Fibre BOSによる空間解像度も評価した．
本計測手法によって1台のカメラで時系列3次元密度場計測が可能であることを実証するため，6つの異なる投影角度からキャンドル周辺の流れ場をシュリーレン撮影し，代数的逐次近似法であるART法を用いて，投影画像から3次元密度場再構成を行った．その結果，1台のカメラによってキャンドル周辺の3次元密度場の時間発展の様子を捉えることができた．これにより，1台の高速度カメラを用いて高時間解像度の時系列3次元密度場が計測できるようになった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
時系列非定常3次元流れ場定量計測法を新たに開発し，順調に成果をあげている．
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は，時系列非定常3次元流れ場の密度値計測法を開発することができたので，2021年度はシュリーレン画像から流速場が推定できる手法の開発に取り組む．特に，この流速推定手法の推定精度および最適なシュリーレン可視化条件を明らかにする予定である．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスによる学会の中止やオンライン化により旅費の支出がなく，当初の使用計画がズレたため，この次年度使用額を2020年度に開発したFiberBOS法に必要な光学部品の購入を計画している．
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