2021 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 / シュリーレン流速法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度は，シュリーレン画像から流速場を推定する技術を構築するため，オプティカルフロー，連続の式およびシュリーレン輝度関係式を基にしたロバスト性に優れた流速推定法（SME: Schlieren motion estimation）を構築した．また，汎用性に課題が残っていた2020年度に開発したFibre BOS法に対して，汎用性と携帯性に優れたPortable Fibre BOS法を新たに開発した．
従来のシュリーレン流速法（SIV: Schlieren image velocimetry）では，乱流場の渦構造をトラッキング粒子として利用していたため，層流から乱流場に遷移する際の渦サイズが不均一である場合，流速場の推定精度が低下することが示唆されていた．本研究では，不均一な渦サイズにおけるSME法の推定精度を調査するため基礎実験を行い，SME法がSIV法よりもロバスト性に優れていることを明らかにした．また，任意に設定しなければいけないパラメータがあるSME法において，本研究ではパラメータの設定指針を提案した．
2020年度に開発したFibre BOS法では，複数の光学素子が必要であり，設置場所の制限や光軸調整の困難などの課題が残っており，十分に時系列非定常3次元定量流れ場計測の有用性が発揮できていなかった．そこで，本研究では，市販のCCTVレンズで構成される汎用性・携帯性に優れたPortable Fibre BOS法を開発し，基礎特性および有用性を明らかにした．特に，画像伝送光ファイバーの欠点である小さい受光面による視野の低下および空間解像度の低下を防ぐことができる設定条件を明らかにした．
以上のように，シュリーレン画像から流速推定および時系列非定常3次元密度場推定が可能となった．
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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
ロバスト性に優れた速度場推定手法を構築した．また，時系列非定常3次元流れ場定量計測の汎用性・携帯性を向上させ，順調に成果をあげている．
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| Strategy for Future Research Activity |
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（SME法）を構築した．また，汎用性・携帯性に優れた時系列非定常3次元流れ場の密度値計測法（Portable Fibre BOS法）を開発した．2022年度では，このSME法が圧縮性流体に適用できるように改良を行う．そして，シュリーレン画像から流速場と密度場の推定結果を用いて，圧力場推定法の開発に取り組む．特に，適切な運動方程式と境界条件を明らかにする予定である．
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| Causes of Carryover |
コロナ禍による当初計画で計画していた予算執行ができなかったため．来年度は出張計画を見直して予算執行を行う．
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Research Products
(6 results)
