High-speed video image analyses on actions of sand particles in a water jet obliquely impinging against a solid surface

高速视频图像分析水射流中的沙粒倾斜撞击固体表面的行为

• 批准号: 21H01443
• 负责人: 竹原 幸生
• 金额: $ 8.74万
• 依托单位: Kindai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01443/
• 关键词: 水力発電; 混相流; 噴流; 粒子; ジェット; 高速ビデオカメラ; 近赤外

平成4年度は近畿大学（竹原）、大阪大学（江藤）で協力して研究を進めたが、主に担当した課題にわけて、内容を報告する。数値解析（竹原）：球形粒子が垂直、もしくは角度を持って固体面に接近するときの粒子と水の運動の相互作用について数値解析を行った。例えば自由落下では、まず加速し、短時間で最終落下速度に漸近する。その後、底面極近傍では落下速度が0に漸近するという結果が得られた。現地調査（竹原）：小水力発電の候補地で河床の粒度分析を行った。またある電力会社に対して小水力発電施設に流入する砂粒の粒度と、それに対する取水停止の条件等について資料提供を依頼した。現場では経験的な操作を行っており、系統的な検討をまとめた資料はないということであった。現場技術者へのヒアリングや、現地毎に残しているはずの経験的な操作方針の資料の収集は地味ではあるが、今後、小水力発電計画を実際に進める上では重要な研究テーマとなる。撮影装置（江藤）：可視光から1,600 nmのSWIR光まで撮影できるビデオカメラ、フィルター、LED照明を整備し、波長と水の吸収係数の関係を調べた。水中の光の吸収係数は1,000 nm以上で急増する。石英ガラス水槽内を外部から観察すると、壁面や水面から1 cm（1,000 nm光）～1 mm（1500nm光）の層だけが写り、それよりバルク側は真っ暗になる。いわば「界面シート照明（造語）」ができる。

1992年，我们在近畿大学（竹原）和大阪大学（江藤）进行了合作研究，我们将按照我们负责的主要课题来报告详细情况。数值分析（Takehara）：当球形颗粒垂直或以一定角度接近固体表面时，对颗粒与水运动之间的相互作用进行数值分析。例如，在自由落体中，物体首先加速，然后在短时间内渐近地接近最终落体速度。之后的结果是，在底部附近，下落速度渐近趋近于0。实地调查（竹原）：在小水力发电候选地点进行河床粒度分析。我们还要求电力公司提供流入小水电设施的沙粒粒径以及暂停取水的条件等信息。现场操作都是凭经验进行的，没有系统研究总结的文献。现场工程师的访谈和各站点应保存的实证运行政策材料的收集虽然平淡无奇，但将成为未来实际推进小水电计划时的重要研究主题。摄影设备（Eto）：我们配备了摄像机、滤镜和LED照明，可以从可见光到1,600 nm的SWIR光进行拍摄，并研究了波长和吸水系数之间的关系。光在水中的吸收系数在 1000 nm 以上迅速增加。当从外部观察石英玻璃水族箱的内部时，只能看到距离墙壁或水面1厘米（1,000 nm光）至1毫米（1500 nm光）的层，而超出该层的大部分侧面是漆黑的。可以说，“界面片照明”（创造的术语）是可以创建的。

项目成果

EXPERIMENTAL STUDY ON RELATIONSHIP BETWEEN SUBMERGENCE DEPTH OF HORIZONTAL INTAKE PIPE AND OCCURRENCE OF INTAKE VORTEX

水平进气管淹没深度与进气涡产生关系的实验研究

• DOI: 10.2208/jscejhe.77.2_i_817
• 发表时间: 2021
• 作者: HISASUE Nobuyuki;TAKEHARA Kohsei
• 通讯作者: TAKEHARA Kohsei

A Pixel Design of a Branching Ultra-Highspeed Image Sensor

分支超高速图像传感器的像素设计

• DOI: 10.3390/s21072506
• 发表时间: 2021-04-03
• 影响因子: 3.9
• 作者: Ngo NH;Shimonomura K;Ando T;Shimura T;Watanabe H;Takehara K;Nguyen AQ;Charbon E;Etoh TG
• 通讯作者: Etoh TG