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概要

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琉球大学工学部工学科機械工学コース・助教　石川正明連絡先： 琉球大学工学部工学科内天久和正（エネルギー環境工学コース）／神田康行（機械工学コース）〒903-0213 沖縄県中頭郡西原町字千原1番地TEL.天久和正（098-895-8624）・神田康行（098-895-8631）FAX.098-895-8636（機械工学コース・エネルギー環境工学コース 事務室）【E-Mail】kouenkai-office@ml.tec.u-ryukyu.ac.jp高速度カメラを用いた流れの可視化およびPIV計測琉球大学工学部後援会からのお知らせInformation１．はじめに　工業における様々な機器には，空気，水や油など様々な流体が関わる．それら流体の流れは機器性能に影響を及ぼすため，実験や数値解析を用いて，現象の解明や，機器性能向上に役立てている．その中でも，私の研究はＰＩＶ（Particle ImageVelocimetry: 粒子画像流速測定法）という実験的手法を利用し，現象解明や機器性能向上に努めている．このＰＩＶは，粒子等を用いて対象とする流れをカメラ等で記録し，記録された連続した2画像を用いて，コンピュータ解析により，流速を計測する手法である．ここではこのPIVを利用した事例について，橋梁を横切る流れによる橋梁内部流れの様子について，可視化および流速計測を行った研究について紹介する．２．橋梁内部流れの可視化およびPIV結果　琉球大学工学部では，1m×1m の流出口を持つ大型風洞を保有している．その試験領域内に橋梁モデル（ 実際の片側通行する橋の約1 / 1 5 スケールモデル）を設置することで，橋梁を横切る流れの内部流れの可視化を行った．風速Uは5m/sである．モデルサイズに依存するが，PIVで解析できる流れ場の瞬間をとらえるには，秒間3000枚程度を記録できる高速度カメラが必要である．図１に煙による流れの可視化を行った瞬時画像である．この連続する２画像を用いてPIV解析により瞬時の流速分布を計算した後，約1秒間（約3000画像）の平均流速分布にした結果が図２である．本実験では橋梁から水面までの距離を変化させて比較している．水面までの距離が短い場合では，橋梁下部で水面に沿った平行流が流れるため，橋梁内部の両方で反時計回りの渦流れが確認できた．しかし，水面までの距離が大きくなると，図２に示すように，左桁下のはく離と後流による下流側からの流れ込みが確認され，流れが変化することがわかった．３．おわりに　本手法は，人間の目による認知により定性的評価を行うともに，さらにPIV解析により，流速による定量的評価ができます．今回，橋梁を紹介しましたが，流れや動きを見えるように工夫することで，工学にとどまらず様々な分野にも適用できる技術です．図１　煙による流れの可視化画像図２　平均流速分布（PIV結果）OKINAWA INDUSTRIAL 12FEDERATION NEWS