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可視化エンジン内の噴霧現象|株式会社ノビテック

可視化エンジン内の噴霧現象

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可視化エンジン内の噴霧現象

可視化エンジン内の噴霧現象

ハイスピードカメラPhantom V2512(相当機) による可視化エンジン内の噴霧現象の可視化

ご提供:東京工業大学大学院理工学研究科
機械宇宙システム専攻
小酒先生、佐藤先生

今回は、弊社取扱のハイスピードカメラPhantom V2512(相当機)モノクロモデルと可視化用レーザー照明CAVILUXを使用し、ディーゼルエンジン内の噴霧の様子を可視化撮影しました。噴霧の周りに発生する衝撃波の様子が確認できます。

CAVILUXを使用した場合、CAVILUXの超短パルスレーザーをハイスピードカメラと同期させることが出来るため、通常の照明ではブレてしまう様な超高速な流れもシャープに撮影することが可能になります。今回の場合、噴霧の周りに発生する衝撃派の波面が鮮明に捉えられていることが確認できます。

可視化エンジン内のディーゼ噴霧の様子をVision Research Inc.(米国)製ハイスピードカメラPhantom V2512(相当機)のモノクロモデルとCAVITAR(フィンランド)製可視化用レーザー照明を用いて可視化撮影しました。Phantom V2512(相当機)はISO感度モノクロ:100,000、カラー:10,000とシリーズ最高感度を有し、フル解像度1280x800ピクセル時に25,600コマ/秒の超高速撮影性能を備えたハイエンドモデルです。照明として使用しましたCAVILUX HFモデルは最短50nsの超短パルス、高繰り返し、高輝度、高出力の均一な照明用のダイオードレーザーです。短波長のレーザーにもかかわらず、干渉縞のでない低コヒーレント設計で、高輝度で均一な光を照射できます。高速度カメラと同期を使用することが可能で高速現象をブレのない画像として捉えることが可能になります。

本事例では、エンジン内のディーゼル噴霧の様子を撮影しています。カメラと照明は同軸の位置関係に設置をしていますがエンジン内部に設置したミラーを各々90°屈折させバックライトの位置関係を作り出しています。今回の場合、250,000コマ/秒での撮影ですが、レーザー照明の光量が非常に大きいため、減光フィルタを使用し撮影を行っております。これら高速度カメラを用いた噴霧現象の可視化、解明はエンジンの研究において最も重要とされる燃焼効率改善、環境汚染物質の削減などの課題解決に必要な要素となります。今回使用しましたハイスピードカメラPhantom V2512(相当機)は撮影速度、感度ともにシリーズ最高性能を有しており、高速現象を明るく鮮明に捉えることができます。また照明として使用しましたCAVILUXは高速度カメラと同期することが出来るので、カメラの露光タイミングに合わせ短いパルス照明を入れることにより、カメラのシャッター速度の限界を超え高速度現象をブレのない画像としてシャープに捉えることが可能なります。

機材セッティング

現場設置

使用機材

ハンディハイスピードカメラPhantom V

撮影速度:250,000コマ/秒
解像度:128×256ピクセル
露光時間:1μ秒

可視化用レーザー照明CAVILUX HF
可視化用レーザー照明CAVILUX HF

照明:Cavilux HF
出力:500W
波長:810nm
パルス幅:50n秒

結果説明

ディーゼルエンジン内の噴霧現象の様子をハイスピードカメラPhantom V2512(相当機)モノクロ機と可視化用レーザー照明CAVILUXを用いて可視化撮影しました。

高速な噴霧現象の可視化には高速度な撮影能力と高感度なセンサーを持つハイスピードカメラと超高速な流れをシャープに捉える超短パルスレーザー照明CAVILUXを用いた撮影が最適です。今回Phantomシリーズで最も高速度かつ高感度なハイスピードカメラPhantom V2512(相当機)と可視化用レーザー照明CAVILUXを使用したことで噴霧現象とその周りに発生する衝撃波の様子を撮影することに成功しております。

ノビテックでは様々な高速度現象の可視化に適したハイスピードカメラのラインナップ各種を取り揃えております。各種デモやオンラインでのご相談も承っておりますので、こちらよりお気軽にご相談ください。

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