自由浮上気泡流中に生じる気泡間相互作用の3-D PTV計測

Transaction of The Visualization Society of Japan Pub Date : 2003-07-31 DOI:10.3154/TVSJ.23.1

祐一村井, 正明石川, 将彰芦原, 甲輔衣川, 山本富士夫

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Abstract

気泡流中では気泡どうしが接近すると，気泡間相互作用が発生する．これに関しては，従来まで数値解析によって整理が試みられているが，あらゆる距離と方向で包括的に実測した例はない．本研究では，3-D PTV(3次元粒子追跡型流速測定法)を気泡群の計測に応用し，Re=10の条件に対する3次元的な2気泡間の相互作用を検出した．気泡間相互作用は，気泡の平均上昇速度に対して微弱な変動成分であるとともに，気泡を全数計測しなければ正確な計測ができない．このため気泡像に対するテンプレートマッチング法によるラベリング，許容誤差をあたえたステレオマッチングを利用するなど，工夫を行った．結果より，鉛直方向に接近速度，水平方向に離間速度，斜め方向に捻り速度が生じることがわかった．このうち斜め方向に関する相互作用は，従来の数値解析では予測されておらず，本実験結果からの新しい知見である．

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自由上浮气泡流中气泡间相互作用的3-D PTV测量

在气泡流中，气泡之间接近时，气泡间发生相互作用。关于这一点，此前曾尝试通过数值分析进行整理，但还没有在所有距离和方向上进行过全面实测。在本研究中，将3-D PTV(三维粒子追踪型流速测量法)应用于气泡群的测量，在Re=10的条件下，检测出三维的两个气泡间的相互作用。气泡间相互作用相对于气泡的平均上升速度来说是微弱的变动成分，而且如果不全数测量气泡，就无法进行正确的测量。为此，对气泡像采用模板匹配法进行标注，并采用给予允许误差的立体声匹配等进行了改进。结果表明，在垂直方向上产生接近速度，在水平方向上产生离间速度，在倾斜方向上产生扭转速度。其中关于斜向方向的相互作用在以往的数值分析中没有预测到，是根据本实验结果得出的新见解。

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