報告書番号

U00043

タイトル（和文）

画像処理解析による三次元場での瞬時三成分流速計測の試み

タイトル（英文）

Three components and instantaneous velocimetry technique in three-dimensional flow field- Preliminary study using a new digitized image-processing analysis -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

本研究では３次元流れ場の瞬時３成分流速の計測を目的とした並列画像処理解析アルゴリズムと実験装置を提案し、その検証実験を行った。実験では流れ場の二次元断面を可視化するためのレーザーライトシートを１台の高速度カメラとともに高速移動させることにより、瞬時に多数枚の断面画像を取得した。それらの画像をコンピューター上で流れ場の空間的な３次元濃淡値情報として再構築し、考案した解析アルゴリズムを適用することにより、流速場を算出した。解析結果とレーザードップラー流速計による点計測結果の比較により、本手法は一様な流れ場には適用できるものの、吸い込み渦周りの流れ場には現段階では適用が難しいことがわかった。その問題点は撮影画像の輝度値不足であることを見出し、精度向上のためには可視化撮影装置の改良、また、更に高分解能での測定には高性能ハードウェアの導入や高精度解析アルゴリズムの開発も併せて必要であることを示した。

概要 （英文）

A new digitized sequential image processing technique is proposed to measure three-component velocity of three-dimensional flow field. This new technique is based on a cross-correlation method and requires grayscale image data of three-dimensional flow field. In order to obtain the image data, the system for visualizing the flow was developed. The system was constructed with fast-moving slider, laser light sheet and high-speed camera. The grayscale three-dimensional image field was reconstructed on EWS from the series of pictures that shows vertical section of the flow field. Because of the large amount of image data, it took huge computational processing time. For the purpose of reducing the time, the program code was parallelized with standard portable message passing system. To evaluate this technique, experimental flow was visualized and analyzed with this technique. It was found from the result that this technique could measure three-component velocity correctly in case the flow was constant and uniform, although the analyzed velocity partly disagreed with the velocity measured by LDV in case the flow was swirling. The disagreement of results was due to the fact that almost all the values of grayscale image data was quite small because a camera setting was fast in speed for visualizing large volume of the flow. In addition, it was found that it was necessary for obtaining accurate velocity with this technique to use an image intensifier or to develop a new scanning system to improve the algorithm for image processing.

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