高速ビデオ画像処理システムを用いた非線形自由表面流れ現象に関する研究

1987 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62460168
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 松岡 理 名古屋大学, 工学部, 教授 (90022988)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大森 博司 名古屋大学, 工学部, 助手 (90092387) ; 加藤 賢治 豊田工業高等専門学校, 講師 (80043206) ; 松井 徹哉 名古屋大学, 工学部, 助教授 (70023083)
• Keywords: タンク / 非線形自由表面流れ / 自由表面 / スロッシング / スワーリング / 漂流力 / 画像処理 / 理想流体

Research Abstract

課題名に示される非線形自由表面流れ現象として, ここでは地震力による水平外乱を受ける液体貯槽の有限振幅液面動揺現象と, 波浪による外乱を受ける海洋構造物の長周期漂流運動の2つを扱っている. これらのうち前者は流体が構造物の内部に, 後者においては外部にあることから, それぞれ相互作用問題の観点から, 内部問題, 外部問題として区分される. 本年度はこれらに関して主に理論解析を行い, 画像処理システムを用いた実験システムの開発については, 画像処理用ソフトの拡充と細部の調整を行った. 理論解析結果から, 計測実験において重点的に行う必要のある実験諸元の領域(振動数, 外乱強度, 測定箇所など)も明かとなっているが, これまでに得られた知見のうち主なものを列挙すれば次のようである. 〈液体貯槽について 1)貯槽模型を用いた振動台実験に頻繁に見られる応答波面の回転現象(スワーリング)は, 自由表面境界条件の非線形性に由来するものであることを簡潔に説明できる. 2)貯槽模型内容液面にアルミ微粉を散布することにより得られるグリッド画像は, デジタル画像処理が十分可能な鮮明度を保持している. 〉〈長周期漂流運動について, 1)二次ボテンシャル理論に基くハイブリッド型有限要素法を用いれば, 各種浮体の二次伝達関数を効率よく求めることができる. 2)二次元問題として得られる伝達関数は三次元問題を解いて得られる結果を良く近似する. 〉〈デジタル画像処理システムについて:1)グリッド投影法により得られる写真から, デイジタイザを用いて採取された格子点座標データは, 液面形状解析に極めて有効である. 2)グリッドを投影して得られる変形した液面を高速ビデオカメラで撮影した画像は, 後の画像処理段階での二値化などの処理に充分用いることのできる鮮明なものである. 次年度はこれらの成果をふまえた計測実験を行う予定である.

Research Products

• [Publications] 松岡理: 日本建築学会大会学術講演梗概集. 1329-1330 (1987)
• [Publications] 松井徹哉: 日本建築学会構造系論文報告集. 381. 81-92 (1987)
• [Publications] 松井徹哉: 日本建築学会構造系論文報告集. 382. 65-76 (1987)
• [Publications] 大森博司: 日本建築学会構造系論文報告集. 375. 65-72 (1987)
• [Publications] 大森博司: 日本建築学会構造系論文報告集. 380. 67-75 (1987)
• [Publications] 大森博司: 日本建築学会構造系論文報告集. 385. (1988)