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設計技術シリーズ

PIV計測システムの実践法
―粒子画像流速測定法の指南書―

著者: 舩谷 俊平(山梨大学)
定価: 4,950円(本体4,500円+税)
判型: A5
ページ数: 204 ページ
ISBN: 978-4-910558-04-2
発売日: 2021/10/27

【目次】

    第1章 PIV計測とは

    1. 1.1 本書の目的
    2. 1.2 PIV計測の必要性
    3. 1.3 PIV計測の原理
    4. 1.4 PIV計測システムを用いた速度分布計測例
    5. 1.5 レーザ可視化による流れ場の把握
    6. 1.6 PIV計測システムの課題

    第2章 PIV計測に必要なもの

    1. 2.1 光源
    2. 2.2 トレーサ粒子
      1. 2.2.1 トレーサ粒子の光学的特性
      2. 2.2.2 トレーサ粒子の流れへの追従性
      3. 2.2.3 トレーサ粒子の種類とシーディング
    3. 2.3 撮影装置
      1. 2.3.1 産業用ビデオカメラ(マシンビジョンカメラ)
      2. 2.3.2 高速度ビデオカメラ
    4. 2.4 画像処理システム
      1. 2.4.1 背景除去
      2. 2.4.2 Min-Max Filtering
    5. 2.5 PIV計測システム設置例

    第3章 PIV計測システムの導入と計測手順

    1. 3.1 機材の選定
    2. 3.2 PIV解析ソフト
    3. 3.3 PIV解析と後処理の実施例
      1. 3.3.1 キャリブレーションの実施
      2. 3.3.2 非解析領域の指定
      3. 3.3.3 背景除去
      4. 3.3.4 時間間隔の設定
      5. 3.3.5 計測領域の設定
      6. 3.3.6 検査領域、探査領域の設定
      7. 3.3.7 PIVアルゴリズムの選定と詳細設定
      8. 3.3.8 PIV解析の実施
      9. 3.3.9 PIV解析の後処理
      10. 3.3.10 各種物理量の算出と表示

    第4章 画像処理の原理と手法

    1. 4.1 PIVとPTV
    2. 4.2 画像相関法
      1. 4.2.1 直接相互相関法
      2. 4.2.2 FFT相互相関法
      3. 4.2.3 自己相関法
      4. 4.2.4 輝度差累積法
      5. 4.2.5 オプティカルフロー
      6. 4.2.6 画像相関法の精度向上と誤差低減
      7. 4.2.7 PIV解析のパラメータ設定
    3. 4.3 再帰的画像相関法による高解像度PIV計測
      1. 4.3.1 再帰的相関法
      2. 4.3.2 回転や変形を考慮した画像相関法
    4. 4.4 粒子追跡法(PTV)
      1. 4.4.1 粒子像の抽出
      2. 4.4.2 粒子追跡

    第5章 PIVデータの後処理手法

    1. 5.1 誤ベクトルの判定と除去
      1. 5.1.1 誤ベクトルとは
      2. 5.1.2 誤ベクトルの自動的除去手法
    2. 5.2 誤ベクトル領域のデータ補間
      1. 5.2.1 内挿補間(PIV)
      2. 5.2.2 格子点データへの補間(PTV)
      3. 5.2.3 流体力学的補間
    3. 5.3 統計量の推定
      1. 5.3.1 渦度とせん断ひずみ速度の推定
      2. 5.3.2 流れ関数と流線の推定
      3. 5.3.3 加速度分布の算出
      4. 5.3.4 圧力分布の推定

    第6章 計測精度の評価

    1. 6.1 PIVの誤差の要因と伝播
      1. 6.1.1 誤差の要因とその分類
      2. 6.1.2 誤差の伝播
    2. 6.2 不確かさ解析
      1. 6.2.1 タイプA評価法
      2. 6.2.2 タイプB評価法
      3. 6.2.3 不確かさの合成
    3. 6.3 人工画像の利用
    4. 6.4 不確かさ解析の具体例
      1. 6.4.1 各々の標準不確かさの推定
      2. 6.4.2 Step3:不確かさの合成

    第7章 ステレオPIVと3次元計測

    1. 7.1 3次元計測の特徴
      1. 7.1.1 面外速度成分の測定精度
      2. 7.1.2 3次元PIVに必要な被写界深度
      3. 7.1.3 トレーサ粒子像の重なり合いによる粒子像の消失
    2. 7.2 カメラ校正
      1. 7.2.1 カメラ校正のプロセス
      2. 7.2.2 透視投影の原理
      3. 7.2.3 レンズひずみの影響
    3. 7.3 ステレオPIV
    4. 7.4 トモグラフィックPIV
    5. 7.5 3次元PTV
    6. 7.6 スキャニングPIV

    第8章 温度と速度の同時計測

    1. 8.1 LIF計測法による速度・温度分布の同時計測
      1. 8.1.1 レーザ誘起蛍光法(LIF)計測の原理
      2. 8.1.2 クエンチング(消光)による計測誤差
      3. 8.1.3 代表的な蛍光分子特性の例
      4. 8.1.4 2色レーザ誘起蛍光法(2色LIF法)
      5. 8.1.5 2色LIF法の計測例
    2. 8.2 感温液晶法
    3. 8.3 りん光寿命法
    4. 8.4 極細蛍光ワイヤーLIF法により気流の温度分布計測

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