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大気流動の時空間構造測定に向けたPIV技術の開拓研究

研究課題

研究課題/領域番号 18360082
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関北海道大学

研究代表者

武田 靖  北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90108481)

研究分担者 村井 祐一  北海道大学, 大学院工学研究科, 准教授 (80273001)
田坂 裕司  北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教 (00419946)
研究期間 (年度) 2006 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
16,540千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 2,340千円)
2008年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2007年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2006年度: 6,400千円 (直接経費: 6,400千円)
キーワード可視化 / 流動場 / PIV / 画像処理 / 竜巻 / ダウンバースト / 気流 / 流体工学 / 時空間計測 / トルネード / ダウンバ-スト / 渦構造 / 流体力学 / エアロダイナミクス / 風工学 / 風力発電 / 気体力学 / 環境工学 / 計測工学 / 応用光学 / 乱流
研究概要

気流の空間的構造を定量計測するPIV(Particle Image Velocimetry)を技術開発することを目的とし3年間の研究の実施を通じて多面的な成果を上げた. 大規模な気流計測における主要な問題は, 環境負荷の少ないトレーサを開発すること, ならびに三次元非定常構造を定量捕獲するための光学設計, さらには速度ベクトルデータの高密度化であった. 平成18年度は, トレーサの開発としWatermist法, Soap Bubble法, ならびにTuft Resonance法について検討を行い, さらにPIVに適合したトレーサの注入方法を設計・検定した. これと同時に300m規模の大気流動場を三次元計測する問題点提起実験を実施した. 平成19年度は開発したトレーサ注入法と光学系を実例計測によりデモンストレーション実験した. 計測対象は竜巻のPIV計測, 樹木や鉄塔をモデル化した透過性物体の周囲空間流動のPIV計測である. 平成20年度は大気ダウンバーストを室内モデル実験置換し, カラートモグラフィックPIV技術の実証実験を実施した. これらの開発の結果, 従来まで低密度データの2次元計測に制約されてきた気流構造計測が, 3次元高密度データ取得が可能となるに至った. また応用実験から気流のもつ固有の流動場が新たに発見され, これらについてのダイナミクスを論文等で発表した.

報告書

(4件)
  • 2008 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2009 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (18件) (うち査読あり 12件) 学会発表 (13件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] ステレオ撮影を用いた鳥の三次元軌跡計測システムの開発2009

    • 著者名/発表者名
      神田哲志, 村井祐一, 田坂裕司, 武田靖, 手塚英昭, 森治嗣
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集 B1編, Vol.75, No.751

      ページ: 561-563

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 3-D Measurement of Smoke Density Distribution by Backward Projection of Integral Colour Information2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Murai, T. Kanda, Y. Tasaka, Y. Takeda
    • 雑誌名

      Proc. 3rd International Workshop on Process Tomography(IWPT-3), Book of Abstracts No.27(CDROM)

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Particle tracking velocimetry applied for fireworks-A demonstration of vector field measurement in hundreds meter space-2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Murai, Y. Oishi, Y. Tasaka, Y. Takeda
    • 雑誌名

      Journal of Visualization Vol.11, No.1

      ページ: 63-70

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ステレオ撮影を用いた鳥の三次元軌跡計測システムの開発2008

    • 著者名/発表者名
      神田哲志, 村井祐一, 田坂裕司, 武田靖, ほか2名
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集 75-751

      ページ: 139-140

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Particle tracking velocimetry applied for fireworks-A demonstration in hundreds meter space2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Murai, Y. Oishi, Y. Tasaka and Y. Takeda
    • 雑誌名

      Journal of Visualization 11-1

      ページ: 63-70

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics of Tornado Generated with a Pair of Suction Holes2008

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshimoto, Y. Murai, Y. Tasaka, Y. Takeda
    • 雑誌名

      Proc. 7th JSME-KSME Thermal and Fluids Eng Conference, Sapporo I115

      ページ: 22-22

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Particle tracking velocimetry applied for fireworks-A demonstration of vector field measurement in hundreds meter space-2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Murai, Y. Oishi, Y. Tasaka and Y. Takeda
    • 雑誌名

      Journal of Visualization 11

      ページ: 63-70

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Particle tracking velocimetry applied to estimate the pressure field around a Savonius turbine2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Murai, T. Nakada, T. Suzuki, F. Yamamoto
    • 雑誌名

      Measurement Science and Technology Vol.18

      ページ: 2491-2503

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Particle Image Velocimetry for Air Flows Behind Permeable Cylinders2007

    • 著者名/発表者名
      H. Takeuchi, Y. Tasaka, Y. Murai, Y. Takeda, H. Tezuka, M. Mori
    • 雑誌名

      Proc. 5th ASME-JSME Joint Fluids Engineering Conference-San Diego, USA No.37035

      ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics and Optics of Bubble Tracking Velocimetry for Airflow Measurement2007

    • 著者名/発表者名
      T. Kanda, Y. Murai, Y. Tasaka, Y. Takeda
    • 雑誌名

      Proc. 5th ASME-JSME Joint Fluids Engineering Conference- San Diego, USA No.37036

      ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Particle tracking velocimetry applied to estimate the pressure field around a Savonius turbine2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Murai, T. Nakada, T. Suzuki, F. Yamamoto
    • 雑誌名

      Measurement Science and Technology 18

      ページ: 2491-2503

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Particle Image Velocimetry for Air Flows Behind Permeable Cylinders2007

    • 著者名/発表者名
      H. Takeuchi, Y. Tasaka, Y. Murai, Y. takeda, H. Tezuka, M. Mori
    • 雑誌名

      Proc. 5th ASME-JSME Joint Fluids Engineering Conference-San Diego FEDSM2007, NO.37035

      ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] シャボン玉トレーサによる気流PTV計測法2007

    • 著者名/発表者名
      神田哲志, 田坂裕司, 村井祐一, 武田 靖
    • 雑誌名

      日本機械学会北海道支部卒研発表会2007講演要旨集 1

      ページ: 230-231

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A Recursive Interpolation Algorithm for Particle Tracking Velocimetry2006

    • 著者名/発表者名
      T.Ido, Y.Murai
    • 雑誌名

      Flow Measurement and Instrumentation 17

      ページ: 267-275

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 花火を対象とした大規模流動現象のPTV2006

    • 著者名/発表者名
      森永聖人, 大石義彦, 村井祐一, 田坂裕司, 武田靖
    • 雑誌名

      可視化情報 26-S1

      ページ: 289-290

    • NAID

      10017995563

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] PTVの時空間3次元ポストプロセッシング手法の開発2006

    • 著者名/発表者名
      井戸健敬, 村井祐一
    • 雑誌名

      日本混相流学会年会講演会2006講演論文集 1

      ページ: 272-273

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 気流PIV計測のためのスモークジェネレータの開発2006

    • 著者名/発表者名
      竹内寛貴, 田坂裕司, 大石義彦, 村井祐一, 武田 靖
    • 雑誌名

      日本機械学会北海道支部第45回講演会論文集 1

      ページ: 43-44

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 気流3次元計測用のColor PIVシステムの開発2006

    • 著者名/発表者名
      村井祐一, 田坂裕司, 武田 靖
    • 雑誌名

      日本機械学会北海道支部第45回講演会論文集 1

      ページ: 69-70

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] 回転透過性円柱の後流特性2009

    • 著者名/発表者名
      田中大樹, 田坂裕司, 村井祐一, 武田靖
    • 学会等名
      日本機械学会北海道支部学生会第38回学生員卒業研究発表講演会講演論文集
    • 発表場所
      北見工業大学, 北見
    • 年月日
      2009-03-07
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] Color PIVによるダウンバーストの3次元計測2008

    • 著者名/発表者名
      神田哲志, 村井祐一, 田坂裕司, 武田靖
    • 学会等名
      第36回可視化情報シンポジウム
    • 発表場所
      工学院大学(東京)
    • 年月日
      2008-07-22
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 都市ガス管路におけるトレーサーガスを用いた流量計測2008

    • 著者名/発表者名
      竹内智朗, 村井祐一
    • 学会等名
      日本機械学会第13回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集[No.08-8]
    • 発表場所
      北海道大学, 札幌
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] サボニウス風車まわりの二次元位相平均圧力場について2008

    • 著者名/発表者名
      村井祐一
    • 学会等名
      日本機械学会第13回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集
    • 発表場所
      北海道大学, 札幌
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] ステレオ撮影を用いた鳥の三次元軌跡計測システムの開発2008

    • 著者名/発表者名
      神田哲志, 村井祐一, 田坂裕司, 武田靖, 手塚英昭, 森治嗣
    • 学会等名
      日本機械学会第13回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集[No.08-8]
    • 発表場所
      北海道大学, 札幌
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] 透過性円柱の後流構造2007

    • 著者名/発表者名
      竹内寛貴, 田坂裕司, 村井祐一, 武田靖
    • 学会等名
      第85期日本機械学会流体工学部門講演会講演概要集[No.07-16]
    • 発表場所
      広島大学, 東広島
    • 年月日
      2007-11-17
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] 微小中空液滴による物体後流場のPIV2007

    • 著者名/発表者名
      神田哲志, 田坂裕司, 村井祐一, 武田靖
    • 学会等名
      可視化情報全国講演会(岐阜2007)講演論文集
    • 発表場所
      岐阜大学, 岐阜
    • 年月日
      2007-09-26
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] 離散ベクトルデータの時空間グローバル補間スキーム2007

    • 著者名/発表者名
      村井祐一, 井戸健敬
    • 学会等名
      日本機械学会創立110周年記念2007年度年次大会講演論文集
    • 発表場所
      関西大学, 吹田市
    • 年月日
      2007-09-12
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] シャボン玉トレーサによる翼周りの流れのPTV計測2007

    • 著者名/発表者名
      神田哲志, 村井祐一, 田坂裕司, 武田靖
    • 学会等名
      第35回可視化情報シンポジウム講演論文集
    • 発表場所
      工学院大学, 東京
    • 年月日
      2007-07-25
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] ColorPIVによるダウンバーストの3次元計測2007

    • 著者名/発表者名
      神田哲志, 村井祐一, 田坂裕司, 武田靖
    • 学会等名
      第36回可視化情報シンポジウム講演論文集
    • 発表場所
      工学院大学, 東京
    • 年月日
      2007-07-22
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] 人工トルネードにおける断面粒子濃度分布2007

    • 著者名/発表者名
      吉本貴弘, 村井祐一, 田坂裕司, 武田靖
    • 学会等名
      第36回可視化情報シンポジウム講演論文集
    • 発表場所
      工学院大学, 東京
    • 年月日
      2007-07-22
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] シャボン玉トレーサによる気流PTV計測法2007

    • 著者名/発表者名
      神田哲志, 田坂裕司, 村井祐一, 武田靖
    • 学会等名
      日本機械学会北海道支部卒研発表会2007講演要旨集
    • 発表場所
      室蘭工業大学, 室蘭
    • 年月日
      2007-03-03
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] Dynamics and Optics of Bubble Tracking Velocimetry for Airflow Measurement2007

    • 著者名/発表者名
      T. Kanda, Y. Murai, Y. Tasaka, Y. Takeda
    • 学会等名
      5th ASME-JSME Joint Fluids Engineering Conference-San Diego
    • 発表場所
      サンディエゴ(米国)ハイアットレイジェンシホテル
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] マイクロバブルの最前線2008

    • 著者名/発表者名
      松本洋一郎, 高木周, 吉澤晋, 村井祐一, ほか7名
    • 総ページ数
      191
    • 出版者
      共立出版
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [図書] 実験力学ハンドブック2008

    • 著者名/発表者名
      武田 靖, 田坂裕司
    • 総ページ数
      450
    • 出版者
      朝倉書店
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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