遺伝的アルゴリズムを用いた3次元粒子画像流速測定法とそれによる帯電液体の乱流測定

遗传算法三维粒子图像测速方法及其带电液体湍流测量

• 批准号: 08750215
• 负责人: 大山 龍一郎
• 金额: $ 0.58万
• 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: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750215/
• 关键词: 遺伝的アルゴリズム; 粒子画像流速測定法; 粒子追跡法; 流れの可視化; 乱流測定; 速度計測; 画像計測; 帯電液体

本研究は,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追跡(PIV:Particle Image Velocimetry)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流の測定を実施することを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ソフトウェアの開発 本研究で提案しているPIVは,流れ場に混入したトレーサ粒子を対象にして,遺伝的アルゴリズムの最適化処理により各粒子の時間的および空間的な対応付けを実施して,個々のトレーサ粒子の速度ベクトルを測定する粒子画像流速測定法である。この画像計測ソフトウェアの開発は完了した。2.コンピュータシミュレーションによる検討 本研究では,本手法の測定限界を検討するために,コンピュータ上に仮想した流れ場に対するシミュレーションを実施した。その結果,本手法は3次元PIVとして十分な性能を有することが明らかになった。3.粒子画像の3次元位置計測方法 実際に3次元測定を実現するためには,何らかの手段でトレーサ粒子の3次元位置を計測する必要がある。本研究では,複数のカメラにより撮影した2次元画像からソフトウェア的にトレーサ粒子の3次元位置が計測できることを見いだした。4.帯電液体の3次元乱流測定実験 本研究では,帯電液体の乱流場を対象にして本手法により3次元速度ベクトル分布の非接触測定を実施した。その結果,トレーサ粒子自身の帯電による流れ場への擾乱を防ぐなどの可視化技術の改善点があるものの,3次元の流速ベクトル分布が測定可能であることの知見を得た。今後の展開としては,本手法が3次元流速測定において発展性の高い手法であることから,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。

这项研究是开发了一种新的粒子跟踪技术（PIV）技术，该技术可以在相对较高的速度下测量三维流量速度，并进行了研究和开发，目的是进一步评估实际使用并测量在电性动力学现象中处理的带电液体流量。结果将根据下面的研究实施计划组织。 1。3D粒子图像流量速度测量软件的开发本研究中提出的PIV是一种粒子图像流量速度测量方法，其中通过在遗传算法中优化每个粒子的时间和空间关联来测量单个示踪剂颗粒的速度矢量，靶向轨迹颗粒中混合在流场中。该图像测量软件的开发已经完成。 2。在本研究中使用计算机模拟的检查，为了检查该方法的测量限制，在计算机上的虚拟流场上进行了模拟。结果，揭示了该方法作为3D PIV具有足够的性能。 3。测量粒子图像的3D位置以实际实现3D测量的方法，有必要通过某些方式测量示踪剂颗粒的3D位置。在这项研究中，我们发现可以从多个相机拍摄的二维图像中测量示踪剂颗粒的三维位置。 4。在这项研究中，带电液体的实验3D湍流测量测量，使用此方法对带电液体的湍流场进行了3D速度矢量分布的非接触式测量。结果，我们获得了这样的知识，即尽管有一些可视化技术的领域，例如防止由于示踪剂颗粒本身而导致的流场干扰，但仍可以测量三维流量速度矢量分布。至于未来的发展，此方法是一种用于3D流速度测量的高度开发的方法，我们正在寻求开发技术来实用应用，我们希望继续进行应用研究，以获得有关充电液体流量的丰富知识。