圧縮性流体における3次元密度計測法の精度向上に関する研究

提高可压缩流体三维密度测量方法精度的研究

• 批准号: 21K04098
• 负责人: 稲毛 達朗
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Shonan Institute of Technology
• 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-21K04098/
• 关键词: 圧縮性流体; 可視化計測; 衝撃波; 画像処理

超音速で移動するロケットや旅客機などにはソニックブームに代表されるような「環境問題」や「空気力学的な問題」があり，それらの原因のひとつである３次元的な衝撃波現象の解明が必要である．また，近年では医療への応用も行われており．体外衝撃波治療がおこなわれている．しかしながら，高速で移動する流体中に生じる衝撃波を３次元的かつ定量的に計測することは難しいのが現状である．そこで本研究では，３次元的な定量密度計測を実現することができる，背景設置型シュリーレン（Background Oriented Schlieren，BOS）法に着目し，BOS法を用いた可視化計測に適した光源の波長を解明することを目的とする．本実験において，無隔膜駆動部をもつ衝撃波管を使用しており，初期条件を揃えることで再現性の高い実験を行うことができている．そして，赤色 (中心波長 620nm)，緑色 (中心波長 520nm)，青色 (中心波長 450nm)による光源波長の違いから生じるBOS法による計測結果より背景画像の歪み量を定量的に比較した．今回の実験結果として，青色光源を用いた気配系の歪み量が他の光源を用いた背景の歪み量より大きく計測された．しかしながら，赤色と 緑色光源では変化が見られなかった．これは画像の解像度が 512×384ピクセルと小さく，BOS計測における画像処理において 有意差を計測することができていないと考えられる ．そこで，今後の研究として一眼レフカメラを用いて4928×3264ピクセルの画像で比較し，今回の結果より空間分解能を 10倍程度向上させた計測を実現する．そして，光源波長と計測精度の関係を明らかにしていく．研究実績として日本機械学会山梨講演会2022にて研究発表を行った．

Supersonic movement of passenger aircraft represents "environmental problems" and "problems of aerodynamics". It is necessary to explain the three-dimensional shock wave phenomenon. In recent years, medical treatment has been carried out. extracorporeal shock wave therapy Shock waves are generated in fluids moving at high speeds. Three-dimensional quantitative measurement is difficult. In this study, the three-dimensional quantitative density measurement method was used to determine the wavelength of the light source. The initial conditions of the shock wave tube are high reproducibility. Red (center wavelength 620nm), green (center wavelength 520nm), cyan (center wavelength 450nm), and BOS measurement results are quantitatively compared. The results show that the cyan light source is used in the middle of the system and the other light sources are used in the middle of the background. Red and green light sources are changing. The resolution of the image is 512×384, and the BOS measurement is small. In the future, the results of this study show that the spatial decomposition energy is 10 times higher than that of the previous study. The relationship between the wavelength of the light source and the measurement accuracy is clear. Research achievements and achievements of Japanese Mechanical Society Yamanashi Lecture Conference 2022

项目成果

BOS 法を用いた衝撃波現象における光源評価

使用 BOS 方法评估冲击波现象中的光源

• 发表时间: 2022
• 作者: Takagi;M. Sakamoto;T. Ishihara;K. Okita;S. Yabukami,M. Yamaguchi;and K.Chatani;山口雅春，廣瀬祐介，宇田川真介，山岸雅人，太田匡則，北洞貴也，稲毛達朗
• 通讯作者: 山口雅春，廣瀬祐介，宇田川真介，山岸雅人，太田匡則，北洞貴也，稲毛達朗