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温度成層流の乱流構造と熱移動現象の画像処理を用いたラグランジュ計測による解明

使用图像处理通过拉格朗日测量阐明热分层流的湍流结构和传热现象

基本信息

批准号：
06750198
负责人：
小林健一
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,高温流体と低温流体の乱流混合を対象に,乱流熱伝達を扱う上で最も重要な界面近傍における混合問題に着目し,静水中に噴出される高温の噴流の乱流混合を取り上げた.温度差によって生ずる浮力が外力として乱流運動量移動に及ぼす影響を詳細に調べるために,流体塊の平均速度と同期して測定系を移動しラグランジュ的な乱流混合の測定を可能とするための測定装置の製作を行った.速度場の計測にはディジタル画像処理により高速化した粒子追跡法を用いた.2台のカメラを用い,2方向から粒子画像を記録し界面における粒子の挙動を3次元的に捉える.カメラを載せた測定台を流れと平行に移動し,測定台移動用のACサーボモータからのパルス信号によりカウントをするバ-コードを画面上にスーパーインポーズし,測定台の座標と移動速度を粒子画像と共にVTRに記録する.VTRに記録された画像から同時刻の2方向の画像を,バ-コードにより判定して時系列でコンピュータのメモリ上に呼び出し,連続した2時刻又は3時刻の画像から粒子追跡法により速度場を計測した.2台のカメラは,流路に対して垂直からややオフセットして配置するため,空気と水との屈折率の違いによる画像の歪みを幾何学的に取り除いた.この装置を用いて,噴流界面の乱流混合の測定を行い,3次元の平均速度場を明らかにした.さらに,詳細な機構を解明するための速度変動成分の測定を行う上で,いくつかの解決しなくてはならない問題点が明らかになった.(1)測定台の振動が測定精度に与える影響の見積もり(2)散乱粒子の画面内の数の最適化による解像度の向上これらの問題点への対策をおこなうことにより,より詳細な乱流混合機構を明らかにする.

This research focuses on the turbulent mixing of high-temperature fluids and low-temperature fluids, the turbulent heat transfer near the most important interface, and the turbulent mixing of high-temperature jets ejected from still water. Temperature difference, buoyancy, external force, turbulent motion, movement, and influence are measured in detail. The average velocity of the fluid block is measured simultaneously. Velocity field measurement, particle tracing, and image processing are used in two sets of velocity field measurement, two directions of particle tracing, and three dimensional particle tracing. The measurement table is moved in parallel with the load, and the AC server for the measurement table movement is moved in parallel with the load. The AC server for the measurement table movement speed is moved in parallel with the particle The velocity field is measured by the particle tracing method at the second and third time points, and the geometric parameters of the air and water are calculated by the vertical method. The device was used to measure turbulent mixing at the jet interface, and the 3-D mean velocity field was revealed. In addition, the detailed mechanism is explained clearly, and the speed variation component is determined on the line, and the solution is solved clearly. (1)(2) Optimization of the number of scattered particles in the picture, resolution, and upward adjustment of the problem point.