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Development of highly accurate dynamic 3D-PIV based on digital holography and its applications

基于数字全息的高精度动态3D-PIV研制及其应用

基本信息

批准号：
17560148
负责人：
MURATA Shigeru
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto 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：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17560148/
关键词：
Flow measurements Digital holography Three-dimensional measurement Spatio-temporal derivative method Time series holograms Single camera technique Measurement accuracy Unsteady flows

项目摘要

In this research, a highly accurate dynamic PIV technique has been developed for measuring three velocity components in a three dimensional flow field with a single camera, and its performance and measurement accuracy have been evaluated by experiment and numerical simulation. The proposed method is based on digital holography with coherent illuminating light and a video camera. First, the optical system with a high-speed CMOS camera is set up to easily capture the motion of tracer particles with higher time-resolution and to measure three components of velocity in three dimensional space. Then the information of relative phase is employed for image reconstruction from an observed hologram pattern in order to distinguish tracer particles to each other at higher number density of particles. A new method is also proposed for measuring the velocity component in depth direction from the reconstructed volumes of light intensity at two sequential instants. The velocity component is evaluated by a spatio-temporal derivative method. Furthermore, the proposed method is applied to 3D orientation measurement of fibrous objects floating in fluid flows.

本研究开发了一种高精度动态PIV技术，用于用单相机测量三维流场中的三个速度分量，并通过实验和数值模拟评估了其性能和测量精度。所提出的方法基于具有相干照明光和摄像机的数字全息术。首先，设置具有高速 CMOS 相机的光学系统，以轻松捕获具有更高时间分辨率的示踪粒子的运动，并测量三维空间中速度的三个分量。然后，利用相对相位信息从观察到的全息图图案进行图像重建，以便在更高的粒子数密度下将示踪粒子彼此区分开。还提出了一种新方法，用于根据两个连续时刻的光强度重建体积测量深度方向的速度分量。速度分量通过时空导数方法进行评估。此外，所提出的方法适用于漂浮在流体流中的纤维物体的 3D 方向测量。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Three-dimensional flow measurement by digital holographic particle image velocimetry with spatio-temporal derivative method (evaluation of the measurement accuracy by numerical simulation)

时空导数法数字全息粒子图像测速三维流量测量（数值模拟评估测量精度）

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
JSME International Journal, Series B 49・4
影响因子：
0
作者：
Takahiro YAMAGUCHI;Shigeru MURATA;Takafumi MORIHARA
通讯作者：
Takafumi MORIHARA

Numerical study of digital holographic measurement of droplet size in atomization process

雾化过程液滴尺寸数字全息测量数值研究

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
CD-ROM Proceedings of 10th International Conference on Liquid Atomization and Spray Systems
影响因子：
0
作者：
Shigeru MURATA;Yukinobu ANEZAKI;Kenji KANEHARA
通讯作者：
Kenji KANEHARA

Some applications of digital holography to flow measurements

数字全息术在流量测量中的一些应用

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
CD-ROM Proceedings of 4th Japan-Korea Joint Seminar on Particle Image Velocimetry
影响因子：
0
作者：
Takahiro YAMAGUCHI;Shigeru MURATA;Takafumi MORIHARA;Shigeru MURATA
通讯作者：
Shigeru MURATA

時空間微分法を用いたDHPIVによる3次元流動計測(数値シミュレーションによる測定精度評価)

使用时空微分法的DHPIV三维流量测量（通过数值模拟评估测量精度）