2014 Fiscal Year Annual Research Report
色格子背景指向シュリーレン（CGBOS）法による非定常超音速流の定量CT密度計測
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25249122
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| Research Institution | Kisarazu National College of Technology |
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Principal Investigator |
前野 一夫 木更津工業高等専門学校, その他部局等, 校長 (30133606)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
太田 匡則 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60436342)
武居 昌宏 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90277385)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 航空宇宙工学 / 超音速流れ / 背景指向シュリーレン法 / BOS-CT / 色格子BOS法 / ４次元密度勾配画像計測 / ４次元CT / 噴流-超音速流干渉 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度は独自の色格子背景指向シュリーレン(CGBOS)法について、JAXA-ISASの超音速風洞を用いた超音速流れと物体噴流との干渉実験を行い、焦点深度の深いテレセントリック工学系および高精細型高速度カメラを用いて模型・背景定量画像によるCGBOS-CT法を実施した。特に非定常型サイドジェットと主流との干渉について、時間軸＋３次元のBOS画像CT法を確立し、これまでより十分な画像精度を有しCT密度勾配分布データ計測に適用可能な積分画像データと再構成手法を得ることができた。特に当該年度に高速度カメラの機能アップグレードを行い、画像精細度と撮影速度のバランスを向上させることができたので、テレセントリック光学系採用と相まって、CGBOS画像計測に関して色格子と物体境界付近の解像度の向上を図ることができ、結果として４次元再構成流れ場においてアーティファクト（境界などに起因する画像ノイズ）の軽減が達成された。また、４次元密度勾配の直接画像計測である、マッハゼンダー型干渉画像計測装置と超高速度カメラを用いた時間依存非定常型レーザー干渉CT(4DLICT)法についても、精度の良い実験結果および流れ場の数値解析の結果の一部を得ることができた。これらの両結果の比較検討は今年度の学会論文などで公表された。なお、平成26年度に予定していたポスドク研究員（外国人）候補者の家庭の事情（父親の急病）による帰国に伴い、当該人件費分を平成27年度に繰越申請し関連研究を遂行可能なポスドク研究員を採用して研究を実施するものとした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
上記実績に記したように、独自の色格子背景指向シュリーレン(CGBOS)法については、JAXA-ISASの超音速風洞を用いた超音速流と噴流との干渉実験を進め、テレセントリック工学系および高精細型高速度カメラを用いてCGBOS-CT法による４次元密度勾配CT画像計測実験を実施した。特に機能アップされた高速度カメラを用いた実験では、静止大気中への噴流実験BOS計測などの予備実験を進めて準備を行ない、非定常型サイドジェットと主流との干渉について、時間軸＋３次元のBOS画像CT法を確立し、これまでより十分な画像精度を有しCT密度勾配分布計測に適用可能な画像データと再構成手法を得ることができた。しかしJAXA=ISASの当該超音速風洞に性能の経年劣化があり、所定のマッハ数と実験回数を得ることができずに、当該期間での実験を終了した。この点と下記に記すポスドクの採用計画が本人の家庭の事情による帰国のために繰越申請となった点が、やや遅れていると自己評価した理由である。計測系としては、高速度カメラの機能アップグレードを行い、画像精細度と撮影速度のバランスを向上させることができたので、CGBOS画像計測に関して色格子-物体境界付近の解像度の向上を図ることができ、結果として４次元再構成流れ場においてアーティファクト（境界などに起因する画像ノイズ）の軽減が達成されている。また、４次元密度勾配の直接画像計測である、マッハゼンダー型干渉画像計測装置と超高速度カメラを用いた時間依存非定常型レーザー干渉CT(4DLICT)法についても、精度の良い実験結果と流れ場の数値解析の結果の一部を得ることができ、両結果の比較検討の一部が今年度公表されている。なお、上記のように平成26年度に予定した外国人ポスドク研究員候補者の帰国に伴い、当該人件費分を平成27年度に繰越申請しポスドク研究員を採用して研究を実施する。
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| Strategy for Future Research Activity |
JAXA-ISAS超音速風洞を用いた超音速流れとサイドジェット干渉現象の３次元／４次元定量画像計測に関してはCGBOS計測が順調に遂行できるように基盤ノウハウを確立したので、今後もJAXA-ISAS超音速風洞と千葉大学衝撃風洞・ショックチューブ（共同研究者の実験室所有）を用いて精細なCGBOS-CT計測を遂行し、数値解析結果も蓄積しながら、両データを比較解析して研究解明を進める。特に、本年度実現せずに繰越申請を行なったポスドク研究員を共同研究者として採用し、共同でCGBOS画像解析法の改良と基礎・応用実験手法のマスター、あるいは時間軸＋３次元CT再構成法の開発や数値解析計算の遂行などを積極的に実施してゆく計画である。また、JAXA-ISASの超音速風洞の経年劣化による特性変化に起因する大型超音速風洞実験のマッハ数や実験回数などの制限に対応できるように、共同研究者と共に千葉大学にも小型の吸い込み型超音速風洞を構築して、簡単な超音速実験を実施し、確立されたCGBOS画像計測と時間軸＋３次元の４次元非定常噴流画像CT再構成手法を適用し、LIFなど他の実験手段と併せて、複雑な非定常噴流-超音速流干渉現象の解明を試みてゆく。また特に実験手法の確立した千葉大学衝撃風洞を用いて、静止気体中への非定常４次元噴流現象に対する高速度カメラによるLICT計測法を推進し、非定常３次元数値解析の結果と比較して噴流現象を解明する計画である。
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