可視化情報学会論文集

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本研究では，冷却乾燥空気が円形ノズルより高湿度雰囲気に噴出されたとき，ノズル近傍より発生する凝縮粒子の2次元画像を，離散ウェーブレット多重解像度に分解し，その凝縮粒子濃度の平均値成分と変動値成分との分離を行い，凝縮構造のより詳細な可視化を行うことを目的としている．さらに，凝縮噴流温度分布を考察することにより，その妥当性の検討を行うことも目的としている．冷却乾燥空気を円形ノズルより高湿度雰囲気に噴出し，1.0秒間露光した凝縮噴流の二次元画像を，ウェーブレット多重解像度に分解し，ウェーブレットレベルの0と1との低レベル和を，凝縮粒子発生率の平均値成分とし，ウェーブレットレベルの2から6までの高レベル和を，凝縮粒子発生率の変動成分とした．その結果次のことが明らかとなった．(1)平均値成分と変動値成分とが混在した凝縮噴流の二次元画像から，平均値成分画像と変動値成分画像とに分離することができた．(2)分離された変動値成分画像から温度支配境界位置を求め，その位置が露点温度に達した半径位置(露点位置)よりも外側に位置し，平均温度分布が噴流中央部温度から周囲温度に到る半径位置(周囲温度到達位置)よりも内側に位置した．これは，自由せん断層内で生じる組織的構造による間欠的流れの変動が存在し，露点位置より外側でも，間欠的に露点温度以下に達し凝縮粒子が生じたからである．(3)分離された平均値画像から得られた平均成分最外周位置は，ノズル近傍では周囲温度到達位置とほぼ同じ位置であるが，より下流側では，平均成分最外周位置は周囲温度到達位置の外側に位置した．これは，周囲温度到達位置より外側では，その場所における凝縮粒子の生成はありえないが，より下流側では上流で発生した凝縮粒子が自由噴流内の渦構造に誘導され，その下流において外周部に輸送された結果，その凝縮粒子の画像が凝縮粒子の流跡線として記録されたからである．

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キャビティを通過する超音速流は，非常に乱れた流れ場となることが知られている．そこで，キャビティ内部圧力変動と周囲の流れ場との関連性について調べた．
可視化法は，2次元カラーシュリーレン法，トレーサー法および油膜法を用いた．実験装置は，衝撃波風洞および吹出し吸込式超音速風洞を用いた．主流マッハ数はM = 1.83，2.13とした．
キャビティ形状は，深さ20[mm]，幅40 [mm]とし，長さを10～40[mm]と変化させた．
一連の結果より，キャビティ形状および主流マッハ数により，
(a)せん断層内に大きな渦構造が存在する，
(b)せん断層が直線的に発達，
(c)せん断層自体が振動する，
という流れ場が現れ，キャビティ内部流れが大きく影響することがわかった．特に，内部が２次元的な流れ場となっている場合，(b)のように流れ場は安定し，３次元的な流れ場となる場合，(c)のような不安定な流れ場になることがわかった．

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