1. HOME
  2. メディア
  3. ハイスピードカメラ ハイスピードカメラ-計測事例
  4. 1台の高速度カメラによる時系列3次元非定常密度場計測(亜音速噴流の可視化)

1台の高速度カメラによる時系列3次元非定常密度場計測(亜音速噴流の可視化)|株式会社ノビテック

1台の高速度カメラによる時系列3次元非定常密度場計測(亜音速噴流の可視化)

  • LINEで送る
  • このエントリーをはてなブックマークに追加
1台の高速度カメラによる時系列3次元非定常密度場計測(亜音速噴流の可視化)

1台の高速度カメラによる時系列3次元非定常密度場計測(亜音速噴流の可視化)

ハイスピードカメラPhantom T1340モノクロを使用し、亜音速噴流を撮影しました。Fibre BOS法を用いて、12方向から可視化した画像を整列してカメラ素子上に結像させることで,1台のカメラで3次元非定常密度場の時系列計測を可能にしています。

ハイスピードカメラ Phantom T1340 ハイスピードカメラ Phantom T1340

亜音速噴流(代替フロンガス)の様子をVision Research Inc.(米国)製ハイスピードカメラPhantom T1340のモノクロモデルを用いて可視化撮影しました。Phantom T1340はフル解像度2,048x1,952でありながら、ISO感度モノクロ:40,000を有します。またCDS機能によってノイズを抑えることで高精度な解析を実現できるモデルです。今回は5,500fpsを1,920x1,200の解像度で、12個の画像に分光した画像を同時に撮影しました。解析結果から、噴射開始直後の3次元時系列密度場(ISO surface:ρ/ρ∞=1.06, 1.09, 1.12, 1.15)がしっかりと捉えられています。

亜音速流は、流れ場のいたるところで流速が音速より遅い流れ,すなわちマッハ数が1より小さい流れです。代替フロンは、オゾン層を破壊しないフルオロカーボン(フッ素と炭素の化合物)の総称です。今回は代替フロンガスの非定常密度場を3次元かつ数kHzオーダで時系列計測することに成功しました。通常3次元の時系列計測には複数台のカメラが必要です。特に,高速現象を捉えるためには複数台の高速度カメラを揃える必要がありコストがかかります。

そこで、今回はFibre BOS法を用いて1台の高解像度カメラにより3次元時系列計測を実現しました。高解像度での解析には、低ノイズのカメラが必須条件です。CDS機能を搭載した高解像度Phantom T1340だからこそ実現できた計測です。 設置画像のように、12方向からの画像を1台のカメラに結像させます。それらを12の画像に切り取って、3次元画像再構成法により、3次元画像を作成しています。

※T. Ukai, “The principle and characteristics of an image fibre Background Oriented Schlieren (Fibre BOS) technique for time-resolved three-dimensional unsteady density measurements,” Experiments in Fluids 62 (170), 2021.

機材セッティング

T1340 三次元計測現場

使用機材

ハイスピードカメラ Phantom T1340 モノクロ

ハイスピードカメラ Phantom T1340

撮影条件

・解像度:1,920 x 1,200ピクセル
・撮影速度:5,500fps
・露光時間 : 40μs

結果説明

元ファイル





















撮影協力:大阪工業大学 工学部 機械工学科 鵜飼先生


パイプ内径4.1mmからの亜音速噴流をPhantom T1340を用いて撮影しました。12に分光した画像を解析することで、3次元での密度場計測を実現しました。1画像あたりはおおよそ直径270ピクセルの円内で撮影されています。

ノビテックでは超高速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。

  • LINEで送る
  • このエントリーをはてなブックマークに追加