キャビティ気泡群の3次元映像を機械的に解析する技術の開発

开发空泡群3D图像机械分析技术

• 批准号: 12750815
• 负责人: 金野 祥久
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750815/
• 关键词: キャビテーション; キャビテーションジェット; 気泡群; 3次元映像; ホログラフィ; 画像解析

本研究の目的はキャビテーションによって発生する微細な気泡群の構造を、機械的に解析する方法を確立することである。この目的の達成のため、3次元ホログラフィ撮影のための専用ガラス窓を備えたキャビテーションジェット発生装置を作成し、キャビテーションジェットが発生することを確認するとともに、画像の撮影方法を検討した。また高性能デジタルカメラを購入し、既存の3次元ホログラフィ映像をデジタルカメラで解析することにより、映像の詳細度と計算機への取り込み方法を調査した。その結果、高性能デジタルカメラを用いることにより、2次元的には詳細な映像を得、またこれを計算機に取り込んで解析できることが分かった。しかし映像の深さ方向の分解能は悪く、古いモノクロCCDカメラのほうが良好であった。これは今回購入したデジタルカメラの焦点深度の方が深かったためである。通常の映像を撮影する際には、いわゆるピンぼけを避けるために焦点深度は深い方が望ましいため、多くの光学器機は焦点深度を深める工夫をしている。しかし3次元ホログラフィを解析する場合は、映像を深さ方向に分離する必要があるため、焦点深度はできるだけ浅いことが望ましい。したがって光学系を改善する必要がある。この他に、既存の高速度ビデオカメラ映像を解析して、2次元翼模型上およびプロペラ上に発生するキャビテーション気泡群の崩壊挙動を調査した。そしてキャビテーションの崩壊過程には衝撃波の存在が介在している可能性を示し、またプロペラの翼端渦キャビテーションのバースティング現象のメカニズムを明らかにした。

本研究的目的是建立一种机械分析空化产生的微观气泡结构的方法。为了实现这一目标，我们创建了一种配备用于3D全息摄影的特殊玻璃窗的空化射流发生装置，确认了空化射流的产生，并研究了图像捕获方法。我们还购买了一台高性能数码相机，并用它来分析现有的 3D 全息图像，以研究图像的细节程度以及如何将其导入计算机。结果表明，通过使用高性能数码相机，可以获得详细的二维图像，然后将其导入计算机进行分析。然而，图像的深度分辨率较差，较旧的单色 CCD 相机更好。这是因为我这次购买的数码相机的焦深更深。拍摄普通图像时，希望有较深的焦深，以避免所谓的失焦，因此很多光学器件都是为了加深焦深而设计的。然而，在分析三维全息时，需要在深度方向上分离图像，因此希望焦深尽可能浅。因此，有必要对光学系统进行改进。此外，还分析了现有的高速摄像机图像，以研究二维机翼模型和螺旋桨上产生的空化气泡的塌陷行为。我们还表明，空化的崩溃过程可能会受到冲击波存在的影响，并阐明了螺旋桨叶尖涡空化破裂现象的机理。

项目成果

金野祥久 他6名: "プロペラのTip Vortex Cavitation Burstingとプロペラ非定常計算結果の相関"日本造船学会論文集. 188. 83-90 (2000)

Yoshihisa Konno 等 6 人：“螺旋桨尖端涡空化爆裂与螺旋桨非定常计算结果之间的相关性”，日本造船学会汇刊 188. 83-90 (2000)。

金野祥久 他3名: "キャビテーション気泡群の崩壊挙動について"日本機械学会第76期流体工学部門講演会講演論文集. (2000)

Yoshihisa Konno 等 3 人：“论空化气泡的崩溃行为”日本机械工程学会第 76 届流体工程学会论文集（2000 年）。

金野祥久 他6名: "プロペラのTip Vortex Cavitation Bursting現象の発生機構"日本造船学会論文集. 188. 73-82 (2000)

Yoshihisa Konno等6人：“螺旋桨叶尖涡空化爆裂现象的发生机制”，日本造船学会汇刊188. 73-82 (2000)。