JP2881359B2 - Trace display method from flow field data - Google Patents

Trace display method from flow field data

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  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は流れ場データからの流跡
表示方法に関わり、特に、トレーサ粒子によって可視化
された可視化画像から、上記トレーサ粒子を追跡するこ
とにより可視化空間の速度を計算し、格子点に補間した
結果から2次元断面内の流跡を計算して表示する方法に
用いて好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for displaying a trail from flow field data, and more particularly, to calculating a velocity in a visualization space by tracking the tracer particle from a visualized image visualized by the tracer particle, This method is suitable for use in a method of calculating and displaying a trajectory in a two-dimensional cross section from the result of interpolation at lattice points.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知の通り、従来は流体の流速を計算す
るには、例えば、レーザ流速計等を用いて測定したり、
或いは測定空間の2次元断面内で測定者が予め測定点を
決定して計測するようにしている。
2. Description of the Related Art As is well known, conventionally, the flow velocity of a fluid is calculated by using, for example, a laser anemometer or the like.
Alternatively, a measurer determines a measurement point in advance in a two-dimensional cross section of the measurement space and performs measurement.

【0003】上記測定点は、等間隔または任意な不等間
隔の格子点として決定し、各格子点における速度の計測
を行うことで流れ場の測定を行うようにしている。この
計測によれば、4つの格子点が形成する要素での流体の
入・出量が保存されており、速度計測結果から流れ関数
渦度が容易に計測される。
[0003] The above-mentioned measurement points are determined as grid points having equal intervals or arbitrary unequal intervals, and the flow field is measured by measuring the velocity at each grid point. According to this measurement, the inflow and outflow of the fluid at the elements formed by the four grid points are stored, and the flow function and the vorticity are easily measured from the speed measurement results.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
な従来技術では、流れ場の流速計測に膨大な時間が必要
である。これを解決するために、トレーサ粒子で可視化
された画像から画像処理の技術を用いるとともに、トレ
ーサ粒子追跡方法に基づくアルゴリズムを用いて可視化
空間を多点同時計測する試みがある。
However, in the above-mentioned prior art, an enormous amount of time is required for measuring the flow velocity in the flow field. In order to solve this, there is an attempt to use an image processing technique from an image visualized by tracer particles and simultaneously measure a visualization space at multiple points using an algorithm based on a tracer particle tracking method.

【0005】この方法には、例えば、論文「日本機械学
会論文集(B)第55巻、509(1989−1)、1
07〜114ページに開示されている方法等がある。上
記方法では、予め流体中に混入されたトレーサ粒子にス
トロボ等の発光装置を用いて光を照射し、その軌跡を画
像処理するようにしている。
[0005] This method is described in, for example, the paper "Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (B), Vol. 55, 509 (1989-1),
There are methods disclosed on pages 07-114. In the above method, the tracer particles previously mixed in the fluid are irradiated with light using a light emitting device such as a strobe, and the trajectory is image-processed.

【0006】しかしながら、このような流れの可視化方
法においては、同一時刻の測定データが可視化空間に任
意に存在しているので、可視化空間内の流れ関数や渦度
の計測が困難である。ちなみに、渦度とは、ζ=(∂v
/∂x)−(∂u/∂y)で表され、面(xy面)、垂
直線軸(z)についての流体の歪みである。本発明は上
述の問題点にかんがみ、流れ場の流跡を短時間で求めて
表示できるようにすることを目的とする。
However, in such a flow visualization method, since the measurement data at the same time is arbitrarily present in the visualization space, it is difficult to measure the flow function and the vorticity in the visualization space. is there. By the way, the vorticity is ζ = (∂v
/ ∂x)-(∂u / ∂y), plane (xy plane), vertical
Fluid distortion about the linear axis (z). SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to make it possible to obtain and display a trace of a flow field in a short time.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の流れ場データか
らの流跡表示方法は、流れの可視化画像からトレーサ追
跡方法により速度場を計測し、得られた速度場を格子点
に補間演算するとともに、補間演算した結果から流れ関
数を計算して表示する流れ場データからの流跡表示方法
において、規則性を有する複数個の格子点が設けられた
矩形状の可視化空間における4つの角部のうち、任意の
角部を出発点として定めるとともに、上記出発点と対向
する角部を終点として定め、上記矩形状の可視化空間の
最外辺である4つの周を通って上記出発点から上記終点
に至る二つのルートのそれぞれについて流れ関数φを速
度の積分から算出し、上記算出した二つの流れ関数値の
うち、何方か一方のルートの流れ関数値を選択するとと
もに、上記選択されなかった他方のルートの流れ関数値
が、上記選択された一方のルートの流れ関数値と同じ値
となるように補正するための補正係数を算出し、上記算
出した補正係数を用いて上記選択されなかった他方のル
ートの流れ関数値を補正し、上記複数個の格子点のそれ
ぞれに対して楕円形ポアソン方程式を解析することで流
れ場の流れ関数を計算して表示するようにしたことを特
徴としている。
According to the present invention, a method for displaying a flow trace from flow field data is to measure a velocity field from a visualized image of a flow by a tracer tracking method, and to interpolate the obtained velocity field into grid points. And a flow trace display method from flow field data for calculating and displaying a flow function from the result of the interpolation operation, wherein the four corners in a rectangular visualization space provided with a plurality of regular grid points are provided. An arbitrary corner is defined as a starting point, and a corner facing the starting point is defined as an end point. The starting point is defined from the starting point through the four outermost peripheries of the rectangular visualization space. The flow function φ is calculated from the integral of the velocity for each of the two routes leading to, the flow function value of one of the two calculated flow function values is selected, and the flow function value of the selected one is selected. A correction coefficient for correcting the flow function value of the other route that did not have the same value as the flow function value of the selected one route is calculated, and the correction coefficient is selected using the calculated correction coefficient. The flow function value of the other route was corrected, and the flow function of the flow field was calculated and displayed by analyzing the elliptic Poisson equation for each of the plurality of lattice points. And

【0008】また、本発明の他の特徴とするところは、
上記得られた流れ関数の値から等高線を計算して表示す
るようにしている。
Another feature of the present invention is that
Contour lines are calculated and displayed from the obtained values of the flow function.

【0009】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、上記規則性のある格子点が、互いに直交する等間隔
または不等間隔の複数の直線の交点として設定されるよ
うにしている。
Another feature of the present invention is that the regular lattice points are set as intersections of a plurality of straight lines at regular or irregular intervals that are orthogonal to each other.

【0010】更に、本発明においては、上記規則性のあ
る格子点が、複数の同心円および放射直線の交点として
設定されるようにしている。
Further, in the present invention, the regular lattice points are set as intersections of a plurality of concentric circles and radial straight lines.

【0011】[0011]

【作用】本発明の流れ場データからの流跡表示方法にお
いては、測定データを格子点に一旦補間し、上記補間格
子点の流速データのみから流れ関数を計算することがで
きるので、可視化空間の周の流れ関数値を入力すること
が不要になる。また、速度場からのみ流れ関数を計算す
るようにしているため、上記可視化空間に複雑な障害物
が存在しても、可視化空間内の速度場から流れ関数を短
時間で計算して表示することが容易となる。
According to the method of displaying a flow trace from flow field data of the present invention, the measured data is once interpolated to grid points, and the flow function can be calculated only from the flow velocity data at the interpolated grid points. It is not necessary to input the value of the peripheral flow function. Also, since the flow function is calculated only from the velocity field, even if there is a complicated obstacle in the visualization space, the flow function should be calculated and displayed from the velocity field in the visualization space in a short time. Becomes easier.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の流れ場データからの流跡表示
方法の一実施例を図面を参照して説明する。図1は、本
発明の一実施例を示し、規則性のある格子点の速度から
流跡を表示する方法を示すフローチャート、図2はデー
タ補間のアルゴリズムを示すフローチャートである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for displaying a trail from flow field data according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart showing a method of displaying a trail from the speed of a regular grid point according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart showing an algorithm of data interpolation.

【0013】データ補間を行うには、図2に示したよう
に、先ずステップS10で、解析すべき領域内に格子点
列を作る。図3は格子点の一例を示し、この例では等間
隔で互いに直交する直線を仮定し、その交点を格子点と
する。また、この例では、各直線は等間隔であるが、不
等間隔でもよい。例えば、着目している部分とその周囲
とで格子間隔を変えてもよく、或いは、同心円と放射直
線から成る極座標を想定してもよい。
In order to perform data interpolation, first, as shown in FIG. 2, a grid point sequence is created in a region to be analyzed in step S10. FIG. 3 shows an example of a grid point. In this example, straight lines orthogonal to each other at regular intervals are assumed, and the intersection point is set as a grid point. In this example, the straight lines are equally spaced, but may be irregularly spaced. For example, the lattice spacing may be changed between the part of interest and its surroundings, or polar coordinates consisting of concentric circles and radial straight lines may be assumed.

【0014】次に、ステップS11で、図4に示すよう
に、補間すべき格子点Gから一定範囲(半径Lの円)内
の流速測定点K、L、M、N・・・・の流速データ(n
個)を抽出する。この場合、半径Lは例えば格子点間距
離の6倍とする。nは補間点Gに近い測定点から順次取
り出した一定個数P(3を越える数で、例えば10個)
とする。円(補間領域)の大きさを6倍と大きくして
も、数1において空間的な速度勾配を考慮しているの
で、基本的には結果は変わらない。但し、1次式なの
で、補間領域が大きくなると、2次精度の誤差は生じる
ことになる。
Next, in step S11, as shown in FIG. 4, the flow rates at the flow rate measuring points K, L, M, N,... Within a certain range (circle of radius L) from the grid point G to be interpolated. Data (n
). In this case, the radius L is, for example, six times the distance between lattice points. n is a fixed number P (number exceeding 3; for example, 10) sequentially taken out from measurement points close to the interpolation point G
And Increase the size of the circle (interpolation area) to 6 times
Also considers the spatial velocity gradient in Equation 1
So basically, the result is the same. However, it is a linear expression
Therefore, when the interpolation area becomes large, an error of the secondary accuracy occurs.
Will be.

【0015】次に、ステップS12で、抽出データ数n
がP個に達していないことが判定された場合には、ステ
ップS13で抽出範囲の半径Lを大きくしてステップS
11を再度行う。なお、ステップS13でPの値を例え
ば8個、6個・・・・のように順次低減してもよい。
Next, in step S12, the number of extracted data n
If it is determined that P has not reached P, the radius L of the extraction range is increased in step S13 and the
Perform step 11 again. In step S13, the value of P may be sequentially reduced, for example, to eight, six,....

【0016】次に、ステップS14で、n個のデータか
ら3個を取り出して得られる全部でn3 通りの組み合
わせの1組を用いて格子点データを補間計算する。補間
は、抽出円内での速度勾配を一定とした線形補間で行
う。すなわち、図4において、補間すべき格子点Gの流
速(ベクトル)をuとし、測定点Kの流速データを
k、(dx)k 、(dy)k を、格子点Gと測定点K
との間の距離、du/dx、du/dyを格子点Gでの
速度勾配とすると、
Next, in step S14, grid point data is interpolated and calculated using one set of a total of n C 3 combinations obtained by extracting three pieces from the n pieces of data. The interpolation is performed by linear interpolation with a constant velocity gradient in the extraction circle. That is, in FIG. 4, the flow velocity (vector) of the grid point G to be interpolated is represented by u, and the flow velocity data of the measurement point K is represented by u k , (dx) k , and (dy) k by the lattice point G and the measurement point K.
Let du / dx, du / dy be the velocity gradient at the grid point G.

【0017】[0017]

【数1】 (Equation 1)

【0018】となる。他の2つの測定点L、M(流速デ
ータuL 、uM 、距離(dx)L ,(dx)M 、(d
y)L 、(dy)M とする)についても同様な線形式を
与えると、下記に示す数2の連立方程式より、求める補
間データuが得られる。
## EQU1 ## The other two measurement points L, M (flow velocity data u L , u M , distance (dx) L , (dx) M , (d
y) L and (dy) M ), the same linear form is given, and the interpolation data u to be obtained can be obtained from the simultaneous equations of the following equation (2).

【0019】[0019]

【数2】 (Equation 2)

【0020】ステップS14で計算された補間値をui
とし、 n3 の全ての組合わせについて、i=1、2・
・・・ n3 まで計算する。そして、ステップS15で
全ての組合せの補間計算が終了したことが判定される
と、次にステップS16で、 n3 のデータui (i=
1〜 n3 )の中央値を統計処理により求める。この統
計処理は、例えば平均値計算Σui n 3 でよい。或
いは、図5に示すように値ui の度数Nを求めて、ガウ
ス近似または二項近似により中央値を求める統計計算を
行ってもよい。
The interpolation value calculated in step S14 is represented by u i
And for all combinations of n C 3 , i = 1, 2,
... calculate up to n C 3. Then, when the interpolation calculation of all the combinations is determined that ended in step S15, then in step S16, data of n C 3 u i (i =
1 to n C 3 ) are obtained by statistical processing. This statistical processing may be, for example, an average value calculation Σu i / n C 3 . Alternatively, seeking frequency N values u i, as shown in FIG. 5 may be performed a statistical calculation for determining the median value by Gaussian approximation or binary approximation.

【0021】次に、ステップS17で次の補間格子点を
設定し、ステップS18で補間領域の全格子点について
の補間計算の終了を検出するまで、ステップS11〜S
17の処理を繰り返す。
Next, the next interpolation grid point is set in step S17, and steps S11 to S11 are performed until the end of interpolation calculation for all the grid points in the interpolation area is detected in step S18.
Step 17 is repeated.

【0022】以上のようにして、図6に示すような格子
点上の流速ベクトルを補間計算することができる。そし
て、この補間された格子点データを用いて、流れ関数を
算出することができ、更に流れ関数を基にして流れ場の
各種物理量を求めることができる。
As described above, the flow velocity vector on the grid point as shown in FIG. 6 can be calculated by interpolation. The flow function can be calculated using the interpolated grid point data, and various physical quantities of the flow field can be obtained based on the flow function.

【0023】次に、格子点全ての流れ関数値を計算する
手順の一例を、図1のフローチャートを参照して説明す
る。図1に示したように、先ず、ステップS1で初期設
定を行う。これは、図7の計算手順説明図に示すよう
に、φ(1,1)φ (n,m) を0に設定することに
より行う。
Next, an example of the procedure for calculating the stream function values of all the grid points will be described with reference to the flowchart of FIG. As shown in FIG. 1, first, initialization is performed in step S1. This is performed by setting φ (1,1) to φ (n, m) to 0, as shown in the calculation procedure explanatory diagram of FIG.

【0024】このようにして算出した格子点情報には、
補間による誤差が生じるために、流れ関数を算出する場
合には、段落〔0033〕で示すように円柱後方の流れ
関数がおかしくなる。これは、格子点補間時の誤差が流
れ関数の計算における積分で蓄積されるためである。こ
のような不都合を防止するために、本実施の形態におい
ては、周情報を予め正しく予測し(段落〔0026〕〜
〔0027〕)、得られた周上の格子点でのφの値と内
部格子点(図7における周の格子点を除く格子点)での
速度値を用いて、内部内部格子点でのφをポアソン方程
式を解析することで算出するようにしている。なお、こ
こで言う周情報とは、図7におけるφ(1,1)、φ
(2,1)、φ(3,1)...φ(n,1)、φ
(n,2)...φ(n,m)、φ(n−1,m)、φ
(n−2,m)...φ(1,m)
φ(1,m−1)、 、φ(1,m−2)...φ
(1,1)である。次に、周情報を正しく予測する方法
について説明する。本実施の形態においては、手段
(1)および手段(2)に従って周情報を予測するよう
にしている。ここで、手段(1)とは、図7における上
周の格子点を左側から右側に順に算出し、最も右側の格
子点を算出したら右周の格子点を上から順に算出する機
能である。すなわち、先ず、φ(1,1)=0とし、φ
(2,1)の値をφ(1,1)から「数3」により計算
する。次に、φ(3,1)の値をφ(2,1)から「数
3」により計算する。このような計算をφ(n,1)
で行った後、φ(n,2)...φ(n,m)に対して
も行うことで、図7における上周の格子点と右周の格子
点でのφの値を算出する(ステップS2)。また、手段
(2)とは、図7における左周の格子点を上から下に順
に算出し、最も下側の格子点を算出したら下周の格子点
を左側から右側に順に算出する機能であり、φ
(1,2)の値をφ(1,1)から「数3」により計算
する。次に、φ(1,3)の値をφ(1,2)から「数
3」により計算する。このような計算をφ(1,m)
で行った後、φ(2,m)...φ(n,m)に対して
も行うことで、図7における左周の格子点と下周の格子
点でのφの値を算出する(ステップS3)。上記計算に
おいては、φ(n,m)の値は、ステップS2とステッ
プS3の両方で計算されているが、ステップS2では積
分方向が上周、右周の格子点上の速度情報を用いている
のに対して、ステップS3では左周、下周の格子点上の
速度情報を用いている。このため、ステップS2により
計算されたφ(n,m)と、ステップS3により計算さ
れたφ(n,m)とでは値が異なる。これは、段落〔0
023〕までの格子点補間における誤差である。この誤
差を修正するために、段落〔0024〕〜〔0026〕
により補正を行う。尚、φ(1,1)の値は、あくまで
も周上の値を推定し、その値から内部点をポアソン方程
式で算出するものであるから、φ(1,1)の値は任意
の値でよく、例えば、φ(1,1)=10としてもよ
い。
The grid point information calculated in this way includes:
When the flow function is calculated due to an error due to interpolation, the flow function behind the cylinder becomes strange as shown in paragraph [0033]. This is because errors at the time of grid point interpolation are accumulated by integration in the calculation of the stream function. In order to prevent such inconvenience, in the present embodiment, the circumference information is correctly predicted in advance (paragraphs [0026] to
[0027]), using the obtained value of φ at the grid point on the circumference and the velocity value at the internal grid point (the grid point excluding the grid point on the circumference in FIG. 7), φ at the internal internal grid point Is calculated by analyzing the Poisson equation. The circumference information referred to here is φ (1,1) , φ in FIG.
(2,1) , φ (3,1). . . φ (n, 1) , φ
(N, 2). . . φ (n, m) , φ (n−1, m) , φ
(N-2, m). . . φ (1, m) ,
φ (1, m-1) , φ (1, m-2). . . φ
(1, 1) . Next, a method of correctly predicting the circumference information will be described. In the present embodiment, the circumference information is predicted according to the means (1) and the means (2). Here, the means (1) is a function of calculating the upper grid points in FIG. 7 in order from the left to the right, and calculating the rightmost grid points, and calculating the right grid points in order from the top. That is, first, φ (1,1) = 0 and φ
The value of (2,1) is calculated from φ (1,1) by “Equation 3”. Next, the value of φ (3,1) is calculated from φ (2,1) by “ Equation 3”. After performing such calculations up to φ (n, 1) , φ (n, 2). . . By performing this for φ (n, m) , the value of φ at the upper grid point and the right grid point in FIG. 7 is calculated (step S2). The means (2) is a function of calculating the grid points on the left side in FIG. 7 in order from top to bottom, and calculating the grid points on the lowermost side, and calculating the grid points on the lower side in order from left to right. Yes, φ
The value of (1, 2) is calculated from φ (1, 1) by “Equation 3”. Next, the value of φ (1,3) is calculated from φ (1,2) by “Equation 3”. After performing such calculations up to φ (1, m) , φ (2, m). . . By performing the same for φ (n, m) , the value of φ at the grid points on the left and lower circumferences in FIG. 7 is calculated (step S3). In the above calculation, the value of φ (n, m) is calculated in both step S2 and step S3. In step S2, the integration direction is calculated using the velocity information on the grid points of the upper and right circumferences. In contrast, in step S3, the speed information on the left and lower grid points is used. Therefore, the value of φ (n, m) calculated in step S2 is different from the value of φ (n, m) calculated in step S3. This is the paragraph [0
023] in the grid point interpolation. In order to correct this error, paragraphs [0024] to [0026]
Is corrected by The value of φ (1,1) is obtained by estimating the value on the circumference and calculating the internal point from the value by Poisson equation. Therefore, the value of φ (1,1) is an arbitrary value. For example, φ (1,1) may be set to 10.

【0025】[0025]

【数3】 (Equation 3)

【0026】そして、次にステップS4に進み、ステッ
プS2およびステップS3で得られた値から補正係数α
を算出する。ここで、ステップS2では各格子(φ
(2,1) 、φ (3,1) ・・・φ (N,1) ,φ
(N,2) ・・・φ (N,M)) でのφの値が算出され
ている。また、ステップS3では、各格子(φ
(1,2) 、φ (1,3) ・・・φ (1,M) ,φ
(2,M) ・・・φ (N,M,) でのφの値が算出され
ている。そこで、何れか一方の手段に従って得られた関
数値φ (N,M) を選択するとともに、選択しなかった
手段に従って得られた関数値を補正する。例えば、手段
(1)で得た関数値を選択し、手段(2)で得た関数値
を補正する場合、補正係数αは、 α=手段(2)で得ら
れたφ (N,M) /手段(1)で得られたφ (N,M)
の式より求める。
Then, the process proceeds to step S4, where the correction coefficient α is obtained from the values obtained in steps S2 and S3.
Is calculated. Here, in step S2, each grid (φ
(2,1) , φ (3,1) ... φ (N, 1) , φ
(N, 2) ... Φ (N, M)) is calculated.
ing. In step S3, each grid (φ
(1 , 2) , φ (1, 3) ... φ (1, M) , φ
(2, M) ... φ The value of φ in (N, M,) is calculated
ing. Therefore, the relation obtained by either one of the means
The numerical value φ (N, M) was selected and not selected
The function value obtained according to the means is corrected. For example, means
The function value obtained in (1) is selected, and the function value obtained in (2) is selected.
Is corrected, the correction coefficient α is obtained by α = means (2).
Φ (N, M) / φ (N, M) obtained by means (1 )
It is calculated from the formula.

【0027】次いで、ステップS5に進み、ステップS
4で得られた補正係数αを用い、 φ(1,2)=φ(1,2)/α φ(1,3)=φ(1,3)/α φ(1,m)=φ(1,m)/α φ(n,m)=φ(n,m)/α で手段(2)の周のφの値を補正する。次いで、ステッ
プS6において数4を展開する。
Next, the process proceeds to step S5, where
Using the correction coefficient α obtained in (4) , φ (1,2) = φ (1,2) / αφ (1,3) = φ (1,3) / αφ (1, m) = φ ( The value of φ around the means (2) is corrected by ( 1, m) / αφ (n, m) = φ (n, m) / α. Next, in step S6, equation 4 is developed.

【0028】[0028]

【数4】 (Equation 4)

【0029】ここで、数4におけるβは、 β=ΔI/ΔJ と定義する。なお、ΔIおよびΔJは図8に示した通り
である。また、数4におけるωはω=1.4〜1.7の
値をとるものとする。
Here, β in Equation 4 is defined as β = ΔI / ΔJ. Note that ΔI and ΔJ are as shown in FIG. Further, ω in Equation 4 takes a value of ω = 1.4 to 1.7.

【0030】次に、ステップS7において、数4の展開
式に対して、n=0回目のψの値を用い、ψ1 I,J を各
格子で計算する。次に、ステップS8に進み、ステップ
S7で計算したψ1 I,J の値を用いてψ2 I,J の値を各
格子で計算する。
Next, in step S7, 展開1 I, J is calculated for each grid by using the value of ψ at the n = 0th time with respect to the expansion formula of Expression 4. Then, in step S8, the calculated [psi 1 I at step S7, by using the value of J [psi 2 I, the value of J is calculated at each lattice.

【0031】次に、ステップS9に進んで上記のような
計算を繰り返し行い、各格子でのψn I,J −ψn+1 I,J
の絶対値の最大値が10-5以下になるまで計算を繰り返
す。その後、ステップS10に進み、全格子点のψを計
算したか否かを判定し、計算していない場合にはステッ
プS9に戻る。
Next, the process proceeds to step S9, and the above calculation is repeated, and 、 n I, J −ψ n + 1 I, J at each lattice.
The calculation is repeated until the maximum value of the absolute value of is not more than 10 -5 . Thereafter, the process proceeds to step S10, where it is determined whether or not ψ has been calculated for all grid points. If ψ has not been calculated, the process returns to step S9.

【0032】また、全格子点のψを計算した場合はステ
ップS11に進み、得られた格子点の値から等高線を計
算して表示する。これにより、図9に示すような等高線
が表示される。図9から明らかなように、流れ関数の等
高線は、格子点速度場をうまく表現している。
If ψ has been calculated for all grid points, the process proceeds to step S11, where contour lines are calculated from the obtained grid point values and displayed. Thereby, the contour lines as shown in FIG. 9 are displayed. As is apparent from FIG. 9, the contour lines of the stream function express the lattice point velocity field well.

【0033】なお、図10は格子点における速度から積
分計算により流れ関数の等高線を示したものであり、格
子点への速度補間誤差により円柱(図中、ハッチングを
付した○で示している)右側の流れ関数分布がおかしい
ことが分かる。
FIG. 10 shows contour lines of the flow function by integral calculation from the velocity at the grid point .
It can be seen that the flow function distribution on the right side ( shown by the attached circles ) is strange.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明は上述したようにして流跡を計算
して表示するようにしたので、格子点に補間計算された
速度場から、可視化空間の周の流れ関数を設定しなくて
も、速度データからのみ流れ関数値を精度良く計算する
ことができ、良好な表示を行うことができる。したがっ
て、例えば可視化空間内に円柱等の障害物が存在して
も、等間隔格子を形成して容易に流れ関数を計算して表
示することができ、流れ場の物理量の把握が短時間に高
精度でできるようになる。
According to the present invention, the flow trajectory is calculated and displayed as described above. Therefore, it is not necessary to set the flow function around the visualization space from the velocity field interpolated and calculated at the grid points. The flow function value can be calculated with high accuracy only from the speed data, and a good display can be performed. Therefore, even if there is an obstacle such as a cylinder in the visualization space, for example, an evenly-spaced grid can be formed and the flow function can be easily calculated and displayed, and the physical quantity of the flow field can be grasped quickly. You can do it with precision.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の計算・表示手順を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 1 is a flowchart showing a calculation / display procedure according to an embodiment of the present invention.

【図2】補間アルゴリズムを説明するためのフローチャ
ートである。
FIG. 2 is a flowchart illustrating an interpolation algorithm.

【図3】補間すべき格子点を示す補間領域の図である。FIG. 3 is a diagram of an interpolation area showing grid points to be interpolated;

【図4】補間アルゴリズムを説明するための格子点およ
び測定の図である。
FIG. 4 is a diagram of grid points and measurements for explaining an interpolation algorithm.

【図5】補間計算中の統計処理の一例を示すグラフであ
る。
FIG. 5 is a graph showing an example of statistical processing during interpolation calculation.

【図6】補間処理によって得られた格子点上の流速分布
図である。
FIG. 6 is a flow velocity distribution diagram on a grid point obtained by interpolation processing.

【図7】可視化空間の各格子点を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating each grid point in a visualization space.

【図8】数4における定数説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of constants in Expression 4.

【図9】流れ関数の等高線を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing contour lines of a stream function.

【図10】格子における速度から積分計算により流れ関
数の等高線を示した図である。
FIG. 10 is a diagram showing contour lines of a flow function by integral calculation from velocities in a grid.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

φ 流れ関数 α 補正値 ψ 格子点 φ stream function α correction value 格子 grid point

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 流れの可視化画像からトレーサ追跡方法
により速度場を計測し、得られた速度場を格子点に補間
演算するとともに、補間演算した結果から流れ関数を計
算して表示する流れ場データからの流跡表示方法におい
て、規則性を有する複数個の格子点が設けられた矩形状の可
視化空間における4つの角部のうち、任意の角部を出発
点として定めるとともに、上記出発点と対向する角部を
終点として定め、 上記矩形状の可視化空間の最外辺である4つの周を通っ
て上記出発点から上記終点に至る二つのルートのそれぞ
れについて流れ関数φを速度の積分から算出し、 上記算出した二つの流れ関数値のうち、何方か一方のル
ートの流れ関数値を選択するとともに、 上記選択されなかった他方のルートの流れ関数値が、上
記選択された一方のルートの流れ関数値と同じ値となる
ように補正するための補正係数を算出し、 上記算出した補正係数を用いて上記選択されなかった他
方のルートの流れ関数値を補正し、 上記複数個の格子点のそれぞれに対して 楕円形ポアソン
方程式を解析することで流れ場の流れ関数を計算して表
示するようにしたことを特徴とする流れ場データからの
流跡表示方法。
1. A flow field data for measuring a velocity field from a visualized image of a flow by a tracer tracking method, interpolating the obtained velocity field to grid points, and calculating and displaying a flow function from the result of the interpolation operation. In the method of displaying a trail from a rectangle, a rectangular shape with a plurality of grid points with regularity is provided.
Depart from any of the four corners in the visualization space
Points as well as the corners facing the starting point
It is determined as the end point and passes through the four outer circumferences of the above rectangular visualization space.
Each of the two routes from the starting point to the end point
For this, the flow function φ is calculated from the integral of the velocity, and one of the two calculated flow function values is calculated.
And the flow function value of the other route not selected is
The same value as the flow function value of one of the selected routes
The correction coefficient for the correction is calculated as described above, and the other
The flow function of the route is corrected, and the flow function of the flow field is calculated and displayed by analyzing the elliptic Poisson equation for each of the plurality of lattice points. Trace display method from flow field data.
【請求項2】 上記得られた流れ関数の値から等高線を
計算して表示することを特徴とする請求項1に記載の流
れ場データからの流跡表示方法。
2. The method according to claim 1, wherein contour lines are calculated from the obtained flow function values and displayed.
【請求項3】 上記規則性のある格子点が、互いに直交
する等間隔または不等間隔の複数の直線の交点として設
定されることを特徴とする請求項1に記載の流れ場デー
タからの流跡表示方法。
3. The flow from the flow field data according to claim 1, wherein the regular grid points are set as intersections of a plurality of straight lines at equal or unequal intervals that are orthogonal to each other. Trace display method.
【請求項4】 上記規則性のある格子点が、複数の同心
円および放射直線の交点として設定されることを特徴と
する請求項1に記載の流れ場データからの流跡表示方
法。
4. The method according to claim 1, wherein the regular grid points are set as intersections of a plurality of concentric circles and radial lines.
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