水表面からの炭酸ガス溶入過程の定量可視化計測法の開発

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水表面での気体輸送と流れ場の同時可視化計測を目的として、炭酸ガスの溶入過程の定量可視化計測法の開発,および流れ場の高精度可視化計測法を開発した。(1)フルオレセイン水溶液の蛍光強度のpH依存性による炭酸ガスの濃度場の可視化法の開発水中の溶存炭酸ガス濃度と流れ場の同時可視化計測のために,フルオレセイン水溶液の蛍光強度のpH依存性を利用した溶存炭酸ガス濃度可視化計測法を開発した。(2)光3分割撮影装置の開発1つのレンズ系から入った画像を1/3,1/2のハーフプリズムを用いて3台のビデオカメラで撮影できる光3分割撮影装置を開発した。各カメラの受光面の前には光学フィルターをセットすることができ,光波長を分割した画像を撮影することができる。(3)マイクロパーティクルトレーサー粒子の開発水表面極近傍の流れ場のトレーサー粒子として,数十μmのプラスチック粒子(マイクロパーティクル)の作成法を開発した。(4)カルマンフィルターとχ^2検定を用いた多数の粒子の自動追跡アルゴリズムの開発PTV(Particle Tracking Velocimetry)のために,統計,確率学的基礎に基づいたカルマンフィルターとχ^2検定を用いた3次元自動粒子追跡アルゴリズムを開発した。(5)高精度粒子画像情報抽出法(粒子マスク相関法)の開発PTVのための高精度粒子画像情報抽出法として、粒子マスク相関法を開発した。開発した可視化手法の適用例として,渦輪を水底より発生させ水表面に衝突させた場合の炭酸ガスの溶入過程の可視化を行った。また,比重0.95のマイクロパーティクルによる水表面の水中への取り込み過程を可視化した。