複雑乱流場の多次元画像解析システムの構築

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10355009
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小林 敏雄 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 教授 (50013206)
• 研究分担者: 佐賀 徹雄 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (30013220) ; 谷口 伸行 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (10217135) ; 黒田 和男 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10107394)
• キーワード: PIV / PTV / 乱流 / 画像処理技術 / 速度・スカラ場の同時計測 / 自励振動現象 / 噴流混合流

研究概要

本研究では、複雑な流れ場を高精度に多次元解析するための画像計測技術の開発および、速度とスカラ量を同時に計測する技術との開発を行い、複雑乱流場の画像解析システムを構築した。画像解析システムでは、取得画像から高精度で多次元の複合情報を抽出するためのソフトウェアを開発した。Particle Iamging Velocimetry(PIV)とParticle Tracking Velocimetry(PTV)を、疑似的な可視化画像を用いたアルゴリズムの改善と検証を行うことにより、乱流計測における計測精度の向上をはかった。可視化システムの構築においては、高解像度で高感度に、瞬時の広域の流れ場からの空間情報を画像化して取得するための高出力ダブルパルスYAGレーザ、高解像度相関カメラ、画像解析用ホストコンピュータおよび大容量画像メモリからなるハードウェアシステムを構築した。さらに、流れ空間の速度とスカラー量を同時に計測するためのPIVとLaser Induced Fluorecence(LIF)方途を結合させた、速度場・スカラ場の同時計測技術を確立した。
構成した解析システムを、容器内の自励振動流れに適用し、高精度LDV計測との比較・検証によりその測定精度を確認した。ついで、ロープノズルからの混合噴流に本システムを適用して、複雑な流れ場の空間構造やそのメカニズムの解析が本システムにより高精度に実行できることを確認した。
これらの解析技術は、数値解析技術との融合により複雑流れ場をハイブリッドに解析システムするための次世代流体解析システムの基礎となるものである。

研究成果

• [文献書誌] H. Hui: "Research on the Rectangular Lobed Exhaust Ejector/Mixer Systems"Transactions of The Japan Society for Aeronautical and Space Sciences. 41・134. 187-194 (1999)
• [文献書誌] T. Kobayashi: "Measurement on a Self-induced Sloshing Flow by Using Various PIV Systems"Proc. of The Third International Workshop on PIV'99・Santa Barbara. 183-188 (1999)
• [文献書誌] 小垣哲也: "非圧縮性乱流数値解析に適した一般座標系差分スキーム(第1報、座標変換後の基礎方程式の解析的保存特性と適切な差分スキームの一般座標系への拡張)"日本機械学会論文集(B集). 65 633. 64-72 (1999)
• [文献書誌] 小垣哲也: "非圧縮性乱流数値解析に適した一般座標系差分スキーム(第2報、一般座標系差分スキームの検証)"日本機械学会論文集(B集). B65・633. 1589-1567 (1999)
• [文献書誌] S. Ashihara: "Autocorrelation of picosecond pulses in bacteriorhodopsin film using light selfdiffraction from intensity and polarization holograms"Optics Comm. 165. 165. 83-89 (1999)
• [文献書誌] A. A. Kamshilin: "Adaptive correlation filters for speckle patterns in photorefractive crystals"Appl. Phys. B68. B68. 1031-1038 (1999)
• [文献書誌] H. Horiuchi: "Narrow bandwidth operation of high power broad area siode laser using cascaded phase conjugate injection locking"Appl. Phys. B68. B68. 1021-1026 (1999)
• [文献書誌] A. A. Kamshilin: "Linner sensing of speckle-pattern displacements using a photorefractive GaP crystal"Appl. Phys. Lett. 24. 24. 2575-2577 (1999)
• [文献書誌] N. Taniguchi: "Evaluation of Subgrid Scale Models for The Large Eddy Simulation of Particle-Laden Turbulent Flow"Proc. of the 3^<rd>. ASME/JSME Joint Fluids Engineering Conference. FEDSM99-7370 (1999)
• [文献書誌] N.Taniguchi: "Scale Models for the Large-Eddy Simulation of Particle-Laden Turbulenct Flow"Proc. of the 3^<rd>. ASME/JSME Joint Fluids Engineering Conference. FEDSM99-7370 (1999)
• [文献書誌] N. Taniguchi: "Large Eddy Simulation of a Premixed Combustion Flow in a Gas Turbine Combuster"IJPGC 99. 1-4 (1999)
• [文献書誌] T. Saga: "A comparative Study of the PIV and LDV Measurement on a Self-induced Sloshing Flow"Proc. of The Third International Workshop on PIV'99・Santa Barbara. 1683-1688 (1999)
• [文献書誌] H. Hu: "PIV and LIF Measurements on the Lobed Jet Mixing Flows"Proc. of The Third International Workshop on PIV'99・Santa Barbara. 307-312 (1999)
• [文献書誌] T. Saga: "Mixing Process in the Jet Flow of Lobed Nozzle"Proc. of '99 Korea-Japan Seminer on Paticle Image Velocimetry. 39-50 (1999)
• [文献書誌] 胡 暉: "Hierarchical Recursive PIV と噴流解析への応用"日本機械学会流体工学部門講演会講演論文集. 354-355 (1999)