Pioneering Study of PIV Technology for Large Scale Airflows

大规模气流 PIV 技术的开创性研究

• 批准号: 18360082
• 负责人: TAKEDA Yasushi
• 金额: $ 10.59万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18360082/
• 关键词: 可視化; 流動場; PIV; 画像処理; 竜巻; ダウンバースト; 気流; 流体工学; 時空間計測; トルネード; ダウンバ-スト; 渦構造; 流体力学; エアロダイナミクス; 風工学; 風力発電; 気体力学; 環境工学; 計測工学; 応用光学; 乱流

気流の空間的構造を定量計測するPIV(Particle Image Velocimetry)を技術開発することを目的とし3年間の研究の実施を通じて多面的な成果を上げた. 大規模な気流計測における主要な問題は, 環境負荷の少ないトレーサを開発すること, ならびに三次元非定常構造を定量捕獲するための光学設計, さらには速度ベクトルデータの高密度化であった. 平成18年度は, トレーサの開発としWatermist法, Soap Bubble法, ならびにTuft Resonance法について検討を行い, さらにPIVに適合したトレーサの注入方法を設計・検定した. これと同時に300m規模の大気流動場を三次元計測する問題点提起実験を実施した. 平成19年度は開発したトレーサ注入法と光学系を実例計測によりデモンストレーション実験した. 計測対象は竜巻のPIV計測, 樹木や鉄塔をモデル化した透過性物体の周囲空間流動のPIV計測である. 平成20年度は大気ダウンバーストを室内モデル実験置換し, カラートモグラフィックPIV技術の実証実験を実施した. これらの開発の結果, 従来まで低密度データの2次元計測に制約されてきた気流構造計測が, 3次元高密度データ取得が可能となるに至った. また応用実験から気流のもつ固有の流動場が新たに発見され, これらについてのダイナミクスを論文等で発表した.

PIV(Particle Image Velocimetry) technology was developed for quantitative measurement of spatial structure of gas flow. The main problems in large-scale gas flow measurement are the reduction of environmental load, the development of optical design, the quantitative capture of three-dimensional unsteady structures, and the high density of velocity measurements. Heisei 18 years, the development of the water supply method, the Soap Bubble method, the Tuft Resonance method, the design and determination of the injection method suitable for the water supply. The problem point of three-dimensional measurement of large-scale 300m flow field at the same time is raised and implemented. In 2019, the development of optical injection method and optical system was carried out. PIV measurement of the circumferential spatial flow of transparent objects. In 2010, the company launched a large-scale research and development project on PIV technology. As a result of this development, the 2D measurement of low density particles is restricted by the flow structure measurement, and the 3D high density particles are obtained. The natural flow field of the flow field is newly discovered, and this phenomenon is reflected in the paper.

项目成果

A Recursive Interpolation Algorithm for Particle Tracking Velocimetry

粒子跟踪测速的递归插值算法

• 发表时间: 2006
• 期刊: Flow Measurement and Instrumentation 17
• 作者: T.Ido;Y.Murai
• 通讯作者: Y.Murai

Particle tracking velocimetry applied for fireworks-A demonstration of vector field measurement in hundreds meter space-

粒子跟踪测速在烟花中的应用-百米空间矢量场测量演示-

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Visualization Vol.11, No.1
• 作者: Y. Murai;Y. Oishi;Y. Tasaka;Y. Takeda
• 通讯作者: Y. Takeda

Particle tracking velocimetry applied for fireworks-A demonstration in hundreds meter space

粒子跟踪测速在烟花中的应用——百米空间演示

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Visualization 11-1
• 作者: Y. Murai;Y. Oishi;Y. Tasaka and Y. Takeda
• 通讯作者: Y. Tasaka and Y. Takeda

ステレオ撮影を用いた鳥の三次元軌跡計測システムの開発

利用立体摄影技术开发三维鸟类轨迹测量系统

• 发表时间: 2009
• 期刊: 日本機械学会論文集 B1編, Vol.75, No.751
• 作者: 神田哲志;村井祐一;田坂裕司;武田靖;手塚英昭;森治嗣
• 通讯作者: 森治嗣

Dynamics and Optics of Bubble Tracking Velocimetry for Airflow Measurement

用于气流测量的气泡跟踪测速的动力学和光学

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proc. 5th ASME-JSME Joint Fluids Engineering Conference- San Diego, USA No.37036
• 作者: T. Kanda;Y. Murai;Y. Tasaka;Y. Takeda
• 通讯作者: Y. Takeda