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公開番号2025102048
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-08
出願番号2023219242
出願日2023-12-26
発明の名称流体解析装置、流体解析システム及び流体解析方法
出願人株式会社トヨタプロダクションエンジニアリング
代理人個人,個人
主分類G01M 9/06 20060101AFI20250701BHJP(測定;試験)
要約【課題】間欠スモークを用いて気流を可視化する場合に観察領域の全域にわたる流速ベクトル分布を得て観察領域の全域にわたる気流の可視化を行うことができる流体解析装置、流体解析システム及び流体解析方法を提供する。
【解決手段】少なくとも1以上の間欠スモークSMが観察領域Eを通過する単位観察時間ΔT内に、観察領域Eを形成する複数の微小演算領域EEにおける煙の濃淡をもとに流速ベクトルVを連続演算し、単位観察時間ΔT内における各微小演算領域EEの最大流速ベクトルを各微小演算領域EEの決定流速ベクトルD1とし、該決定流速ベクトルD1を用いて観察領域Eの全域における空気の流れを可視化する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
空気の定常流に対して間欠的に煙を流した間欠スモークを被測定物に対して流し、該被測定物の周囲の観察領域における間欠スモークの流れを撮像した画像をもとに前記観察領域における空気の流れを解析する流体解析装置であって、
少なくとも１以上の間欠スモークが前記観察領域を通過する単位観察時間内に、前記観察領域を形成する複数の微小演算領域における煙の濃淡をもとに流速ベクトルを連続演算し、前記単位観察時間内における各微小演算領域の最大流速ベクトルを各微小演算領域の決定流速ベクトルとして前記観察領域の全域における空気の流れを可視化することを特徴とする流体解析装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
連続する単位観察時間に求められた複数の決定流速ベクトルの平均値を各微小演算領域の前記決定流速ベクトルとして前記観察領域の全域における空気の流れを可視化することを特徴とする請求項１に記載の流体解析装置。
【請求項３】
空気の定常流に対して間欠的に煙を流した間欠スモークを被測定物に対して流す間欠スモーク発生装置と、
前記被測定物の周囲の観察領域における間欠スモークの流れを撮像する撮像装置と、
前記撮像装置が撮像した画像をもとに前記観察領域における空気の流れを解析する流体解析装置と
を備えた流体解析システムであって、
前記流体解析装置は、少なくとも１以上の間欠スモークが前記観察領域を通過する単位観察時間内に、前記観察領域を形成する複数の微小演算領域における煙の濃淡をもとに流速ベクトルを連続演算し、前記単位観察時間内における各微小演算領域の最大流速ベクトルを各微小演算領域の決定流速ベクトルとして前記観察領域の全域における空気の流れを可視化することを特徴とする流体解析システム。
【請求項４】
連続する単位観察時間に求められた複数の決定流速ベクトルの平均値を各微小演算領域の前記決定流速ベクトルとして前記観察領域の全域における空気の流れを可視化することを特徴とする請求項３に記載の流体解析システム。
【請求項５】
空気の定常流に対して間欠的に煙を流した間欠スモークを被測定物に対して流し、該被測定物の周囲の観察領域における間欠スモークの流れを撮像した画像をもとに前記観察領域における空気の流れを解析する流体解析方法であって、
少なくとも１以上の間欠スモークが前記観察領域を通過する単位観察時間内に、前記観察領域を形成する複数の微小演算領域における煙の濃淡をもとに流速ベクトルを連続演算し、前記単位観察時間内における各微小演算領域の最大流速ベクトルを各微小演算領域の決定流速ベクトルとして前記観察領域の全域における空気の流れを可視化することを特徴とする流体解析方法。
【請求項６】
連続する単位観察時間に求められた複数の決定流速ベクトルの平均値を各微小演算領域の前記決定流速ベクトルとして前記観察領域の全域における空気の流れを可視化することを特徴とする請求項５に記載の流体解析方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、間欠スモークを用いて気流を可視化する場合に観察領域の全域にわたる流速ベクトル分布を得て観察領域の全域にわたる気流の可視化を行うことができる流体解析装置、流体解析システム及び流体解析方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、車両等の対象物の周囲の気流を観測する風洞試験システムが知られている。例えば、車両の走行時の風の影響を測定する場合には、該車両を風洞試験システム内に設置し、煙流出ノズルから該車両に対して煙を射出するとともに、車両の周囲の画像をカメラで撮像する。そして、カメラで撮像した画像をＰＩＶ（Particle Image Velocimetry）解析することにより、車両の周囲の気流が観測される。
【０００３】
このため、特許文献１には、被測定物に向けて射出された被測定物の周囲の煙の流線を可視化する風洞試験装置が開示されている。かかる特許文献１を用いることにより、被測定物の周囲の気流の経路を線として計測することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平４－０６６８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の特許文献１のものは、煙流出ノズルから該車両に対して煙を連続的に射出するため、煙が一様に混ざり合ってしまう場合がある。その結果、ＰＩＶ解析で必要な煙の濃淡や形状が発生せず、気流の解析ができないという問題が生ずる場合がある。特に、自動車走行速度を想定した、ある程度速い風速（３０～６０ｋｍ／ｈ）での気流の可視化は、微粒子が一様に分布してしまい、困難であった。
【０００６】
そこで、本発明者らは、煙を間欠的に流した間欠スモークを被測定物に対して流すことにより、気流に濃淡を付けることが可能になり、この煙の濃淡により観察領域の任意の部位の流速ベクトルを求めて気流を可視化できることを見出した。
【０００７】
しかし、可視化できる気流は、間欠スモークが通過した部分のみであるため、部分的かつ瞬間的なものであり、観察領域の全域にわたる流速ベクトルの分布を得て観察領域の全域にわたる気流の可視化を行うことは困難であった
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、間欠スモークを用いて気流を可視化する場合に観察領域の全域にわたる流速ベクトル分布を得て観察領域の全域にわたる気流の可視化を行うことができる流体解析装置、流体解析システム及び流体解析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る流体解析装置は、空気の定常流に対して間欠的に煙を流した間欠スモークを被測定物に対して流し、該被測定物の周囲の観察領域における間欠スモークの流れを撮像した画像をもとに前記観察領域における空気の流れを解析する流体解析装置であって、少なくとも１以上の間欠スモークが前記観察領域を通過する単位観察時間内に、前記観察領域を形成する複数の微小演算領域における煙の濃淡をもとに流速ベクトルを連続演算し、前記単位観察時間内における各微小演算領域の最大流速ベクトルを各微小演算領域の決定流速ベクトルとして前記観察領域の全域における空気の流れを可視化することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る流体解析装置は、上記発明において、連続する単位観察時間に求められた複数の決定流速ベクトルの平均値を各微小演算領域の前記決定流速ベクトルとして前記観察領域の全域における空気の流れを可視化することを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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