視観察用自由浮遊気球の試作と魚眼ビデオカメラによる移動気球の記録・解析

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11875120
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 繪内 正道 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00001991)
• キーワード: 自由浮遊バグ / He充填 / 可視化法 / 魚眼レンズ

研究概要

1.自由浮遊バグの開発
バグの開発は材質、形状に加えて測定対象空間の規模や流れ性状に合わせて行われなければならない。材質は市販されているアクアリュームバグと同じ材料を使用した。それを選択した理由は充填ガスであるHeの不透過性に優れていること、加熱圧着により切断面の接合が容易であること、周囲の圧力変化に対応可能なほど薄い材厚であること、表面がアルミ蒸着されていることで周囲の放射の影響を受けにくいことなどによる。簡易風洞試験では、未飽和充填の正四面体(1辺430mm、重量8gf、容量9370cm^3)なる形状が最もトレーサーに適していることが確かめられた。
2.トレーサーの撮影方法と3次元的な流向・流速の解析手法の開発
魚眼レンズ装着ビデオカメラ2台で建築空間を浮遊する未飽和充填の正四面体バグの飛行軌跡を撮影し、1秒ごとの録画記録をキャプチャーボードに取り込み、トレーサーの3次元位置を同定し、その移動から流向・流速を求めることができるようになった。現在は1秒毎のトレーサー位置の確認を手動から、追跡を自動化するプログラムソフトの開発にも成功している。流れをラグランジェ的にトレースする本提案は、希望位置の流れ情報の入手が困難な場合もあるが、大空間の緩速気流場の測定を十分に可能にすることが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] 森太郎: "重力に平衡した自由浮遊バグによる気流動の可視化"日本建築学会技術報告集. 第7号. 87-92 (1999)
• [文献書誌] T.Konishi: "Visualization of Air Currents in a Large Space by the Use of Free-Floating Balloons"Cold Climate HVAC 2000, The 3rd International Conference. 325-330 (2000)
• [文献書誌] 森太郎: "光井戸型アトリウムの熱・気流環境調査その2暖房時の環境"空気調和・衛生工学会北海道支部学術講演論文集. 第32号. 139-142 (1998)
• [文献書誌] 繪内正道: "可視化法による緩速気流場の気流測定に関する基礎的研究"日本建築学会北海道支部研究報告集. No.71. 289-292 (1998)
• [文献書誌] 庄司大輔: "重力に平衡した自由浮遊バグによる気流動の可視化"日本建築学会北海道支部研究報告集. No.71. 293-296 (1998)
• [文献書誌] 森太郎: "重力に平衡した自由浮遊バグによる気流動の可視化"日本建築学会大会学術講演梗概集(九州). D-II. 623-624 (1998)
• [文献書誌] 森太郎: "重力に平衡した自由浮遊バグによる気流動の可視化"日本建築学会技術報告集. 第7号. 87-92 (1999)
• [文献書誌] T.Konishi: "Visualization of Air Currents in a Large Space by the Use of Free-Floating Balloons"Cold Climate HVAC 2000, The 3rd International Conference. 325-330 (2000)
• [文献書誌] 森太郎: "光井戸型アトリウムの熱・気流環境調査その2暖房時の環境"空気調和・衛生工学会北海道支部学術講演論文集. 第32号. 139-142 (1998)
• [文献書誌] 繪内正道: "可視化法による緩速気流場の気流測定に関する基礎的研究"日本建築学会北海道支部研究報告集. No.71. 289-292 (1998)
• [文献書誌] 庄司大輔: "重力に平衡した自由浮遊バグによる気流動の可視化"日本建築学会北海道支部研究報告集. No.71. 293-296 (1998)
• [文献書誌] 森太郎: "重力に平衡した自由浮遊バグによる気流動の可視化"日本建築学会大会学術講演梗概集(九州). D-II. 623-624 (1998)
• [文献書誌] 小西崇永: "北海道総合体育センターの気流環境調査結果"空気調和・衛生工学会学術講演会講演論文集(盛岡). 1689-1692 (2000)