JP4545666B2 - 流体計測装置および流体計測方法 - Google Patents
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Description
社団法人可視化情報学会、「PIVハンドブック」、森北出版株式会社、2002年7月20日
図1は、本発明の実施形態に係る流体計測装置1の構成例、および流体計測装置1を用いた流体計測概念を示す図である。
図2(a)は、撮像装置20の撮像画像フレームとレーザ光源10から出力するレーザパルスとのタイミング関係を示す図である。
次に、本発明の実施形態に係る流体計測装置1および流体計測方法について説明する。
[数6]
(式5) ΔX=Δt・v
で表される。一方、長期間相関関数CL(Δx、Δy)においては、
[数7]
(式6) ΔX=ΔT・v=ρΔt・v
と表すことができる。ここで、ρ=ΔT/Δt(>1)である。(式5)及び(式6)からわかるように、同じ流速vであっても、長期間相関関数CL(Δx、Δy)の方が短期間相関関数CS(Δx、Δy)よりも大きな変位量ΔXとして現れてくることになる。例えば、ΔTとΔtの比を20(ρ=20)とすると、同じ流速vに対して、長期間相関関数CL(Δx、Δy)の方が短期間相関関数CS(Δx、Δy)に対して20倍の変位量ΔXとして現れてくることになる。
図5(a)は、上述した本実施形態に係る流体計測方法を用いて実際に流体の流速を計測した評価試験結果を示したものである。また、比較のため、同じ撮像画像データを用いた従来方法による計測結果も図5(b)に示した。
10 レーザ光源
20 撮像装置
30 解析装置
Claims (4)
- PIVの手法に基づく流体計測装置において、
トレーサ粒子を混入させた流体に対してレーザ光を照射する光源と、
前記トレーサ粒子からの反射光を撮像し、第1の撮像画像と、前記第1の撮像画像との間に第1の時間間隔を有する第2の撮像画像と、前記第1の撮像画像との間に前記第1の時間間隔よりも大きな第2の時間間隔を有する第3の撮像画像と、前記第3の撮像画像との間に前記第1の時間間隔を有する第4の撮像画像と、を生成する撮像装置と、
前記第1、第2、第3および第4の撮像画像から前記流体の流速を求める解析装置と、
を備え、
前記解析装置は、前記第1および第2の撮像画像から算出する第1の相関関数、および前記第3および第4の撮像画像から算出する第2の相関関数の少なくとも一方から生成する短期間相関関数と、前記第1および第3の撮像画像から算出する第3の相関関数、および前記第2および第4の撮像画像から算出する第4の相関関数の少なくとも一方から生成する長期間相関関数とを用いて前記トレーサ粒子の変位量を算出し、前記流体の流速を求める、
ことを特徴とする流体解析装置。 - 前記解析装置において、
前記第1乃至第4の相関関数は、一方の撮像画像を基準とする相関関数と他方の撮像画像を基準とする相関関数とを加算して生成し、
前記短期間相関関数は、前記第1の相関関数と前記第2の相関関数とを加算して生成し、
前記長期間相関関数は、前記第3の相関関数と前記第4の相関関数とを加算して生成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の流体解析装置。 - PIVの手法に基づく流体計測方法において、
トレーサ粒子を流体に混入するステップと、
前記トレーサ粒子を混入した流体に対してレーザ光を照射するステップと、
前記トレーサ粒子からの反射光を撮像し、第1の撮像画像と、前記第1の撮像画像との間に第1の時間間隔を有する第2の撮像画像と、前記第1の撮像画像との間に前記第1の時間間隔よりも大きな第2の時間間隔を有する第3の撮像画像と、前記第3の撮像画像との間に前記第1の時間間隔を有する第4の撮像画像と、を生成するステップと、
前記第1、第2、第3および第4の撮像画像から前記流体の流速を求める解析ステップと、
を備え、
前記解析ステップは、前記第1および第2の撮像画像から算出する第1の相関関数、および前記第3および第4の撮像画像から算出する第2の相関関数の少なくとも一方から生成する短期間相関関数と、前記第1および第3の撮像画像から算出する第3の相関関数、および前記第2および第4の撮像画像から算出する第4の相関関数の少なくとも一方から生成する長期間相関関数とを用いて前記トレーサ粒子の変位量を算出し、前記流体の流速を求める、
ことを特徴とする流体解析方法。 - 前記解析ステップにおいて、
前記第1乃至第4の相関関数は、一方の撮像画像を基準とする相関関数と他方の撮像画像を基準とする相関関数とを加算して生成し、
前記短期間相関関数は、前記第1の相関関数と前記第2の相関関数とを加算して生成し、
前記長期間相関関数は、前記第3の相関関数と前記第4の相関関数とを加算して生成する、
ことを特徴とする請求項3に記載の流体解析方法。
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