キャビティ気泡群の3次元映像を機械的に解析する技術の開発

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本研究の目的はキャビテーションによって発生する微細な気泡群の構造を、機械的に解析する方法を確立することである。この目的の達成のため、3次元ホログラフィ撮影のための専用ガラス窓を備えたキャビテーションジェット発生装置を作成し、キャビテーションジェットが発生することを確認するとともに、画像の撮影方法を検討した。また高性能デジタルカメラを購入し、既存の3次元ホログラフィ映像をデジタルカメラで解析することにより、映像の詳細度と計算機への取り込み方法を調査した。その結果、高性能デジタルカメラを用いることにより、2次元的には詳細な映像を得、またこれを計算機に取り込んで解析できることが分かった。しかし映像の深さ方向の分解能は悪く、古いモノクロCCDカメラのほうが良好であった。これは今回購入したデジタルカメラの焦点深度の方が深かったためである。通常の映像を撮影する際には、いわゆるピンぼけを避けるために焦点深度は深い方が望ましいため、多くの光学器機は焦点深度を深める工夫をしている。しかし3次元ホログラフィを解析する場合は、映像を深さ方向に分離する必要があるため、焦点深度はできるだけ浅いことが望ましい。したがって光学系を改善する必要がある。この他に、既存の高速度ビデオカメラ映像を解析して、2次元翼模型上およびプロペラ上に発生するキャビテーション気泡群の崩壊挙動を調査した。そしてキャビテーションの崩壊過程には衝撃波の存在が介在している可能性を示し、またプロペラの翼端渦キャビテーションのバースティング現象のメカニズムを明らかにした。