| 研究課題/領域番号 |
01460206
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
益山 忠 東北大学, 工学部, 助教授 (30005459)
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| 研究分担者 |
畠山 信夫 東北大学, 工学部, 教務系技官 (40159091)
高橋 弘 東北大学, 工学部, 助手 (90188045)
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| キーワード | 固液混相流 / 画像処理 / 濃度分布 / しきい値 / 粒子速度 / 確率密度関数 |
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| 研究概要 |
1.研究目的:固体粒子の水力輸送システムを設計する場合、輸送動力の算定は主として圧力損失を基に行われるが、この圧力損失と粒子挙動とは密接な関係がある。本研究は画像処理を用いて、撮影されたビデオ画像から粒子挙動に関する大量のデ-タを収集し、これにより固液混相流の流動を解析することを目的としている。
2.研究計画:上記の目的を達成するために、本年度は下記の研究計画のもとで検討を行った。(1)管内の流動状態をビデオ撮影するため、透明アクリル管を用いて供試管を作製する。(2)ガラスビ-ズを用いて流送実験を行い、流動状態のビデオ撮影を行うとともに、締切法により固体粒子の濃度分布を測定する。(3)画像処理により、固体粒子の濃度分布の推定を行い、実験値と比較検討する。(4)移動計測ソフトウェアにより粒子速度を計測し、確率密度関数を求める。
3.研究成果:画像処理により濃度分布の推定を行う場合、得られる画像は二次元であるので、奥行き方向の粒子の重なりを定量的に評価する必要がある。ガラスビ-ズを0から12個重ねた状態をビデオ撮影し、この画像を解析することにより、n値化を行う際の各重なりに対する最適しきい値を得た。次にこのしきい値を用いて、撮影されたビデオ画像をn値化し、奥行き方向の粒子の重なりの個数を考慮することにより、固体粒子の管内濃度分布の推定を行った。推定された濃度分布と実験により得られた濃度分布の比較検討を行った結果、両者はほぼ一致することから、画像処理の有効性が確かめられた。また、移動計測ソフトウェアを用いて摺動層流れにおける粒子速度の確率密度関数を求めた結果、分布形状は非対称となり、平均値よりも高速度側に分布のピ-クが現れることが確かめられた。
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