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流体解析ソフトウェア PIV

流体解析ソフトウェア PIV

PIVとは粒子イメージ流速計測法(Particle Image Velocimetry)の略で、非接触で2次元断面中の速度分布を計測する手法です。可視化された計測空間から画像処理により数多くの計測点で速度と方向を同時に算出するので、流速計よりも空間構造が把握しやすい点が特徴です。また流速が極めて遅い場合にも対応できます。

2次元PIVの計測原理では、まず可視化用レーザシート光源を、流れ場中に混入されたトレーサ粒子に照射し,ライトシートで切り出された流れ場の2次元断面内の粒子位置をカメラで撮影し記録します。近年では高速度カメラの飛躍的な向上により、カメラ側での露光時間を短くし、鮮明な画像を 数m/sec~ 数μ/sec間隔で動画として取り込み時系列での解析が可能になりました。

ベクトルの算出方法としては微小時間差をもって記録された2つの画像の粒子群の移動量の差からベクトル(速度・角度)を計算することができます。

基本システム構成

〇〇の様子

レーザー光源

可視化用レーザシート光源を、流れ場中に混入されたトレーサ粒子に照射します。

〇〇の様子

ハイスピードカメラ

最新のハイスピードカメラの飛躍的な性能向上により、露光時間を短くし、鮮明な画像を 数m/sec~ 数μ/sec間隔で動画として取り込むことが可能です。

〇〇の様子

流体解析ソフトウェア

微小時間差をもって記録された2つの画像の粒子群の移動量の差からベクトル(速度・角度)を計算することができます。

〇〇の様子

煙発生器

気体の流れ場のマーカーとなるスモークや液体用のマーカーであるトレーサー粒子など様々な種類から選択できます。

システム構成図

主な用途

  • 風洞空力実験の車両・航空機周りの流れ
  • 装置内の流れ(冷却効果)
  • 室内環境や家電製品などの空調関係
  • 河川・海岸工学・環境水理
  • 人工血流、呼吸器モデルなどの医療関係
  • 竜巻、ヒートアイランドなどの耐風・風工学

解析画像

元画像

元画像

マスク画像

マスク画像

速度ベクトル

速度ベクトル

カラーコンター

カラーコンター

流線算出

流線算出

渦度算出

渦度算出

乱流エネルギー

乱流エネルギー

速度標準偏差

速度標準偏差

解析ソフトウェア主仕様

測定項目 2次元2成分PIV、2次元2成分PTV
計算方式※ PIV 直接相互相関法、再帰的相関法、全画像変形、
アンサンブル相関法、CBC
PTV 2値化相関法
キャリブレーション 画像距離指定、2次射影変換、校正版使用
ベクトル項目 XY合成、X、Y、相関係数、平均
解析項目 流線、流脈線、流跡線、渦度、速度勾配テンソル、乱流エネルギー、レイノルズ応力、速度標準偏差
計測点CSV出力 速度(X、Y、XY合成)、渦度、速度勾配テンソル、乱流エネルギー、レイノルズ応力
グラフ表示 指定ポイント、ライン、エリア(移動距離、速度)
画像処理機能 各種フィルター、画像演算、画像間演算、輝度補正、凸部検出
誤ベクトル修正 8近傍平均値閾値削除、8近傍中央値閾値削除、輝度標準偏差削除、平均輝度値閾値削除、相関係数閾値削除
対応画像フォーマット AVI、WMV、JPG、BMP、TIFF、PNG連番
データフォーマット プロジェクト形式、CSV形式
対応OS WindowsXP SP3、Vista、Windows7(32bit及び64bit)
※・・・マルチスレッド処理(SSE3)により高速演算が可能となりました。

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