遺伝的アルゴリズムによる3次元粒子画像流速測定法の実用化と帯電液体流測定への応用

遗传算法3D粒子图像速度测量方法的实际应用及其在带电液体流量测量中的应用

基本信息

批准号：
09750202
负责人：
大山龍一郎
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Tokai University
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：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は.工学分野で重要な乱流場を対象に.その3次元の流速ベクトルを比較的高速に測定できる新しい粒子画像流速測定法(PIV)技術を開発して.さらに実用化のための評価を行うと同時に電気流体力学現象で取り扱われる帯電液体の乱流測定を実施することを研究の目的に研究開発を行ったものである。以下に,研究の実施計画に従って成果を整理する。1.3次元粒子画像流速測定法本研究で開発を進めたPIVは.流れ場に混入したトレーサ粒子の時間的および空間的対応付けにより粒子追跡を実行して、その速度ベクトルを算出する画像計測法である。この時間的および空間的対応付けには、遺伝的アルゴリズムによる組み合わせ最適化処理技術を用いた。すなわち.本手法による画像計測の基本原理は,複数の時系列画像間で一対一に対応付けらる個々のトレーサ粒子を追跡することで.流れ場の速度ベクトル分布を求めるアルゴリズムとなった。 2.粒子位置の3次元位置計測方法実際の流れ場に適用するためには.3次元空間に分布する多数のトレーサ粒子の位置測定を行うことが重要である。1.本研究では,まず画像処理CPU装置を用いて直角座標系におけるX-Z面とY-Z面の同期した各2次元粒子画像処理を行うシステムを構築し、次にその処理結果から3次元空間での粒子の位置計測を計算機のソフトウェア上で精密に行う画像計測システムを構築した。また、構築したシステムと本手法の性能評価については,乱流場のコンヒュータシミュレーションに基づく解析と検討から優れた基本性能が明らかとなった。 3.帯帯液体の乱流ば計測実際に流体運動を制御した帯電液体を対象にして、本手法による3次元乱流場の測定を実施し,電気流体力学的現象における流動計測が可能になった。今後の展開としては,実用化に向けて技術の発展を目指すとともに,帯電液体流に関して多くの知見を得るために応用研究を進めたいと考えている。

为了进行研究目的，开发了这项研究，该研究在工程领域很重要，并开发了一种新的粒子图像流速速度测量（PIV）技术，该技术可以在相对较高的速度下测量三维流量矢量。此外，它经过研究和开发，以进行实际应用评估，并同时对在电动力学现象中处理的带电液体进行湍流测量。结果将根据下面的研究实施计划组织。 1。3D粒子图像流速度测量方法本研究中开发的PIV是一种图像测量方法，其中通过在流场中混合的时间和空间关联的示踪剂颗粒来执行粒子跟踪并计算速度矢量。这种时间和空间关联使用使用遗传算法的组合优化技术。换句话说，使用此方法的图像测量的基本原理是一种算法，通过跟踪在多个时间序列图像之间与一对一关联的单个示踪剂粒子来获得流场的速度矢量分布。 2。3D位置测量粒子位置的方法将其应用于实际流动场，重要的是要测量分布在三维空间中的大量示踪剂颗粒的位置。 1.在这项研究中，我们首先构建了一个用于使用图像处理CPU设备在垂直坐标系中进行X-Z和Y-Z平面同步的二维粒子图像处理的系统，然后我们构建了一个基于处理结果的计算机软件中精确测量粒子位置的图像测量系统，以精确测量粒子位置。此外，通过基于CONHURT模拟的湍流场进行分析和检查，在对系统的评估和该方法的性能中揭示了出色的基本性能。 3。测量带液体的湍流我们已经使用这种方法对三维湍流场进行了测量，该方法实际上已经控制了流体运动，从而可以测量电水力动力学现象中的流动。至于未来的发展，我们旨在将技术开发用于实际应用，我们希望进行应用研究，以获取有关充电液体流量的丰富知识。