非破壊連続計測による積雪粒子の3次元形状変化の実態解明

通过无损连续测量阐明雪粒三维形状变化的实际状态

• 批准号: 21K03687
• 负责人: 安達 聖
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03687/
• 关键词: 雪粒子形状; 形状指数; X線マイクロCT; 3D-WaterShed法; 積雪粒子; 形状特性; 非破壊計測; 粒子形状変化モデル; 3D-Watershed法

本研究は，X線マイクロCT装置を用い雪粒子の形状を捉え，複数の形状指数を用い表現する新手法に基づき雪粒子の形状を表現することで，定量的に表現することが難しかった形状特性を明らかにし，定量的な種類判別の手法を提案する．また，X線マイクロCT装置内で雪粒子の変態実験を行い，連続的に計測することで雪粒子の形状変化の実態を解明し，これを示す「粒子形状変化モデル」を構築すること目的としたものである．当該年度では，自然積雪がどのような形状特性を持つのかを明らかにし，雪粒子の種類を自動判別する手法を新たに提案するために，これまでに取得した雪粒子のデータのうち，データ数が不足している寒冷な地域の積雪や，降雪直後の積雪の雪試料を採取し，X線マイクロCT装置を用いて自然積雪の3次元データを取得した．寒冷な地域の積雪として，長野県乗鞍岳や山形県蔵王山など標高が高い山域の積雪深が1m程度の箇所から積雪試料を採取した．また，降雪直後の積雪として，雲粒付着が比較的少ない新雪を対象として積雪試料を採取した．これらの積雪試料の3次元データに対し，3D-Watershed法を用いて粒子分割を行ったのち，形状指数の分析を行った．また，既往研究で提案され，積雪モデルにおける雪粒子の変態モデルに採用されている雪粒子の形状指数であるDendricityとSphericityについて，X線マイクロCT装置によって得られた3次元データから，これらに相当する指標を導出するための手法についての検討を行った．これらと並行して，自然積雪試料の等温変化過程および温度勾配過程により形状変化する雪粒子の3次元データを連続的に収集するための実験装置について検討を行った．

In this study, the X-ray machining CT device was used to capture the shape of snow particles, and the complex shape index was used to express the shape of snow particles using a new method. The morphological expression is the same, the quantitative expression is the difficulty and the shape characteristics are clear, and the quantitative identification method is the proposal.また, the shape of the snow particles in the X-ray machining CT device, the measurement of the snow particles Changing the shape of the particle means changing the state of the particle, and the purpose of changing the shape of the particles is the purpose of the change. When the year is over, the natural snow accumulation is the shape characteristics of the snow particles. Type をAutomatic identification する technique をNew たに proposal するために, これまでにobtained したSnow particles のデータのうち, データnumber がしているの雪や in cold areas, snow test after snowfall The material was collected, and the X-ray CT device was obtained using the natural snow-covered 3-dimensional image. The snow cover in the cold area is high, and the snow cover in the Nagano Prefecture is high, and the snow cover is 1m deep in the mountainous area.また, after the snowfall, the snow cover is として, and the cloud particles are relatively small, and the new snow is like としてThe snow cover sample is taken した.これらの雪片の3dimensional データに対し, 3D-Watershed method をusing いて particle segmentation を行ったのち, shape index analysis を行った．また, previous research proposal され, snow accumulation モデルにおけるsnow particle の変state モデルにadopted されている snow particles のshape index であるDendricityとSpheri cityについて,ら, the これらに is quite the する indicator を derives the するためのtechnique についての検aku を行った.これらとparallel して, the isothermal changing process of the natural snow sample, the temperature matching process, and the shape changing processするための実験 device of するための実験 device of するための実験 device and について検ask for を行った.