可視化・ディジタル画像処理による三次元流れ場解析システムの開発

1986 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 61850031
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小林 敏雄 東大, 生産技術研究所, 助教授 (50013206)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐賀 徹雄 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (30013220) ; 山川 正剛 (株)日立製作所, エネルギ研究所, 主任研究員 ; 荒川 忠一 東京大学, 工学部, 助教授 (30134472) ; 坂内 正夫 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (30107370)
• Keywords: 流れ可視化 / 画像処理 / 流跡写真 / 速度分布 / トレーサ法 / トレーサ粒子の追跡

Research Abstract

複数トレーサの流跡写真,懸濁法による流跡,流脈写真にディジタル画像処理の技術を適用し流れ場の自動解析を図る場合には流れ方向を自動的に知るための工夫と重なり合う流跡・流脈を除去あるいは分離するための工夫が必要となる。そのため前者については電気的に同期させた2台のカメラを用いて流跡の始点・終点を判別する方法、および光源・フィルタに工夫を加え1台のカメラによって流跡の始点・終点に濃度差を与える方法を提案し、そのアルゴリズムを構成した。後者については流跡の輪郭の形状を表わす指数を導入し、この形状指数の評価によって流跡同士の重なり合いの有無を識別し、重なり合う流跡情報の除外分離を行なうプログラムを開発した。これらの成果を統合し、速度ベクトルから流線,速度分布,うず度分布などの流体力学的諸量への変換プログラムを付加し、流れの可視化画像(流跡写真情報)から流れ場の定量的解析が自動的に行なえる全体システムを構成した。このシステムのもつ特徴は、(1)1画面に約400〜500個という多数のトレーサ粒子が含まれている画像を処理できること、(2)逆流を含めて流れの方向をも人間の判断なしに求めることが可能であること、(3)重なりあう流跡・流脈を除去あるいは区別できること、(4)得られる速度情報を数値処理し様々の流体量として表示することが可能であることである。さらにこのシステムを非定常三次元流れ場の解析に展開した。即ち、トレーサ粒子の運動を二方向から撮影する、いわゆるステレオ写真法によって得られる二枚の流跡写真から自動的に各個の粒子の速度ベクトルを得るプログラムを開発した。また、流れ場の撮影に2台のTVカメラを利用することによって三次元流れ場のオンライン自動解析が可能となり、タンク型高速炉の炉容器模型内の非定常流れ、空調環境下の気流の定量計測に適用し実用性を確認した。

Research Products

• [Publications] 小林敏雄: 産業における画像センシング技術シンポジウム前刷集. 161-166 (1986)
• [Publications] 小林敏雄: 写真測量とリモートセンシング. 65. 46-56 (1986)
• [Publications] Toshio KOBAYASHI: Prepr.4th Intn.Symp.on Flow Visualization. (1986)
• [Publications] 小林敏雄: 自動車研究. 9. 79-92 (1987)
• [Publications] 大沢裕: 電子通信学会論文誌 D. J-69-D. 724-732 (1986)
• [Publications] Masao SAKAUCHI: System-Computer Controls. 16. (1986)
• [Publications] Masami SUZUKI: Proc.5th Intn.Offshore Mech.and Arctic Eng.Symp.2. 560-565 (1986)
• [Publications] 山川正剛: 流れの可視化. 6. 50-58 (1986)
• [Publications] 山川正剛: 流れの可視化. 6. 273-278 (1986)
• [Publications] 岩重健五: 第4回流体計測シンポジウム資料. 41-44 (1987)
• [Publications] 小林敏雄: "流れの可視化ハンドブック10章" 朝倉書店, 10 (1986)