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【本学研究者情报】

〇大学院工学研究科　航空宇宙工学専攻
准教授　野々村拓

【発表のポイント】

• 感度の高い観测点の最适な组み合わせを选択して、计测する手法「疎点解析粒子画像流速计测法(スパースプロセッシングPIV) 」^注１を実証するため、リアルタイム高速度カメラを组み込んだ风洞実験装置を製作
• 従来の「粒子画像流速计测法（PIV）」^注２では不可能であった高速な流体の流れのリアルタイム计测に成功
• 2000ヘルツ(Hz)での流体の流れのリアルタイム计测の成功は世界初
• 流体力学に限らず様々な分野でのリアルタイム観测とフィードバック制御への応用に期待

【概要】

空気や水などの流体の流れの速度场の计测は、现象の理解やその制御のために重要です。特に流体の中でリアルタイムに何が生じているかを把握し、制御することが期待されています。流体の流速の计测によく用いられる方法として、流速の面情报が得られる粒子画像流速计测法(笔滨痴)があります。しかし、画像解析技术を基にした计测方法のため、高速な空気の流れでは画像解析に多くの时间がとられ、リアルタイム计测ができませんでした。

东北大学大学院工学研究科の野々村拓准教授、产业技术総合研究所省エネルギー研究部门の中井公美研究员（元东北大学特任助教）らの研究グループは、この课题を解决するため、2021年に「低次元モデル」^注３と「センサー位置最适化技术」^注４を组み入れた疎点解析粒子画像流速计测法(スパースプロセッシング笔滨痴)を提案しています。この度、リアルタイム高速度カメラを组み込んだ风洞実験装置を製作し、実际にリアルタイム计测が可能であることを実証しました。

この技术には汎用性があり、画像解析などを伴う解析时间がかかる计测手法に対して低次元モデルと最适化を组み合わせることで解析するデータ量を减らして処理时间を短缩できることから、流体力学に留まらず様々な分野でのリアルタイム计测とそれに基づく制御が可能になると期待されます。

本研究成果は、2022年8月29日にドイツの科学誌「Experiments in Fluids」のオンライン版で公開されました。

【用语解説】

注1　疎点解析粒子画像流速计测法(スパースプロセッシング笔滨痴)
2021年7月に研究グループが提案した、少数の疎な解析点でのみ粒子画像流速计测法を実施し、リアルタイムに全体场を推定する方法。低次元モデルとセンサー位置最适化技术を活用している。通常の粒子画像流速计测法では粒子の発光にレーザー、撮像に高速度カメラを利用するが、疎点解析粒子画像流速计测法ではレーザーとリアルタイム高速度カメラを利用する。

注2 粒子画像流速計測法（PIV）
流体中に含まれる粒子を撮像した粒子画像により、非接触で2次元平面内の速度および方向を求める流体计测手法である。一般的に画像相関解析を用いて粒子群の移动量を求めるため、解析に时间がかかる。

注3　低次元モデル
本来复雑な现象をその大まかな特徴に限定して表现するように简略化したモデル。大势に影响の小さい详细な情报を切り捨てる代わりに、计算コストを下げることができる。

注4 センサー位置最適化技術
センサー位置最适化モデルに対して、感度の高い観测点の组み合わせを选択する方法。厳密には组み合わせ问题となり、计算量爆発を起こすため、问题を缓和して実用的な観测点の组み合せを探す。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

＜研究に関して＞
东北大学大学院工学研究科　准教授　野々村 拓
电话　022-795-7897
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（*を蔼に置き换えてください）

< 報道に関して >
东北大学大学院工学研究科情報広報室　担当　沼澤 みどり
电话　022-795-5898　
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（*を蔼に置き换えてください）