自由上浮气泡流中气泡间相互作用的3-D PTV测量

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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摘要

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。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
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
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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