水表面からの炭酸ガス溶入過程の定量可視化計測法の開発

二氧化碳气体从水面渗入过程定量可视化测量方法的建立

基本信息

批准号：
07750605
负责人：
竹原幸生
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Kinki 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：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750605/
关键词：
水表面での気体輸送可視化計測法多波長計測

项目摘要

水表面での気体輸送と流れ場の同時可視化計測を目的として、炭酸ガスの溶入過程の定量可視化計測法の開発,および流れ場の高精度可視化計測法を開発した。(1)フルオレセイン水溶液の蛍光強度のpH依存性による炭酸ガスの濃度場の可視化法の開発水中の溶存炭酸ガス濃度と流れ場の同時可視化計測のために,フルオレセイン水溶液の蛍光強度のpH依存性を利用した溶存炭酸ガス濃度可視化計測法を開発した。(2)光3分割撮影装置の開発1つのレンズ系から入った画像を1/3,1/2のハーフプリズムを用いて3台のビデオカメラで撮影できる光3分割撮影装置を開発した。各カメラの受光面の前には光学フィルターをセットすることができ,光波長を分割した画像を撮影することができる。(3)マイクロパーティクルトレーサー粒子の開発水表面極近傍の流れ場のトレーサー粒子として,数十μmのプラスチック粒子(マイクロパーティクル)の作成法を開発した。(4)カルマンフィルターとχ^2検定を用いた多数の粒子の自動追跡アルゴリズムの開発PTV(Particle Tracking Velocimetry)のために,統計,確率学的基礎に基づいたカルマンフィルターとχ^2検定を用いた3次元自動粒子追跡アルゴリズムを開発した。(5)高精度粒子画像情報抽出法(粒子マスク相関法)の開発PTVのための高精度粒子画像情報抽出法として、粒子マスク相関法を開発した。開発した可視化手法の適用例として,渦輪を水底より発生させ水表面に衝突させた場合の炭酸ガスの溶入過程の可視化を行った。また,比重0.95のマイクロパーティクルによる水表面の水中への取り込み過程を可視化した。

针对水面气体输运和流场的同时可视化测量，开发了二氧化碳气体渗透过程定量可视化测量方法和流场高精度可视化测量方法。 (1) 开发基于荧光素水溶液荧光强度的 pH 依赖性的二氧化碳浓度场可视化方法为了同时可视化和测量水中溶解的二氧化碳浓度和流场，pH 依赖性我们开发了一种可视化和测量溶解二氧化碳浓度的方法。 (2) 3 部分光成像装置的开发我们开发了一种 3 部分光成像装置，可以使用 1/3 和 1/2 半棱镜从具有 3 个摄像机的单镜头系统捕获图像。每个相机的受光面前面可以设置滤光片，通过分割光的波长来拍摄图像。 (3) 微粒示踪粒子的开发我们开发了一种在水面附近的流场中生成数十微米大小的塑料粒子（微粒）作为示踪粒子的方法。 (4)利用卡尔曼滤波器和χ^2检验开发大量粒子自动跟踪算法对于PTV(粒子跟踪测速)，我们使用基于统计和概率基础的卡尔曼滤波器和χ^2检验进行三维自动跟踪。开发了粒子跟踪算法。 (5)高精度粒子图像信息提取方法(粒子掩模相关法)的开发作为PTV的高精度粒子图像信息提取方法，开发了粒子掩模相关法。作为所开发的可视化方法的应用示例，我们可视化了当水底产生涡环并与水面碰撞时二氧化碳气体的渗透过程。我们还可视化了比重为0.95的微粒从水面进入水中的吸收过程。