リモートセンシングによる平面非定常波動場計測法の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555273
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 鈴木 敏夫 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80029107)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 寿夫 日立造船(株), 技術研究所, 主任研究員 ; 奥野 武俊 大阪府立大学, 工学部, 教授 (60081395) ; 戸田 保幸 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20172166) ; 竹見 哲也 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10314361) ; 鈴木 博善 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00252601)
• Keywords: 水面透過光分布 / コチン関数 / 水面反射光分布 / 非定常波紋 / 往復流計測

Research Abstract

1.水面透過光分布法により収集されたデータから浮体の動揺や入射波の反射により発生する浮体周囲の非定常波の振幅関数(コチン関数)を、直接解析する方法について実験を行い以下の成果を得た。
(1)平水中を上下動揺しながら進行する浮体が発生する非定常波と透過光分布との関係、ならびに、波の中を進む浮体が反射する波と透過光分布の関係について理論的に調べ、透過光分布の時間変化を周波数解析し、動揺周期または波との出会い周期の成分を取ることにより非定常波の解析が可能であることを明らかにした。
(2)CCDカメラにより記録された輝度分布データより真の輝度分布を求め、入射波成分を除去した後のデータを周波数解析することにより、透過光分布が定常波成分と非定常波成分にうまく分離できることを実験的に明らかにした。
(3)透過光分布の解析に定常波形を与えるコチン関数と非定常波形を与えるコチン関数双方を未知数とし、最少2乗法を適用して解析することにより、従来非定常波に比べ小さいため無視されていた定常波形を与えるコチン関数が非定常波系を与えるコチン関数に大きな影響を与えること、両者の干渉を考慮できる最少2乗法の適用が非常に良い結果を与えることを明らかにした。
2.色情報を用いた水面反射光による非定常波面計測法の開発を行い、理論と実験により妥当性を評価した。その結果、計測面内の一点における上下移動量を設置型波高計等で計測し、初期値として与えることにより、計測面全域における非定常波紋がよい精度で計測できることが分かった。
3.波動による流速変化を検出する際に問題となる往復流のPIVによる計測を可能にするため、レーザーシートを流れ方向に移動させる方法について実験的に調査し、+0.2m/seeから-0.1m/seeまでの計測が可能となった。

Research Products

• [Publications] Erwandi: "Analysis of Diffraction Waves Around a Ship Model Using Projected Light Distribution Method"日本造船学会・日本造船学会論文集. 189. 1-12 (2001)
• [Publications] Erwandi: "Analysis of the Unsteady Waves around a Ship Model Using Projected Light Distribution Method -Application of the Least Square Method-"日本造船学会・日本造船学会論文集. 190. 263-270 (2001)
• [Publications] 野々村 良輔: "画像解析による非定常波高分布計測法の開発に関する研究-色分布のある光源からの反射光による計測-"可視化情報学会・可視化情報講演論文集. Vol.21・No2. 23-26 (2001)
• [Publications] 加守田 廣和: "PIVによる断面内速度3成分計測法に関する研究-多層シート光源を移動させた場合-"可視化情報学会・可視化情報講演論文集. Vol.21・No2. 43-46 (2001)