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高速度カメラの限界を超えた超音速ジェットの3次元可視化技術を開発 - 現象理解の進展と騒音低減に期待 -

【本学研究者情報】

大学院工学研究科航空宇宙工学専攻
准教授 野々村 拓
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

  • 時間解像度と空間解像度を大幅に拡張できる3次元時空間超解像計測技術を開発しました。
  • 3次元可視化計測と音響計測を組み合わせることで、音響データから高時間解像度の3次元流体構造を再構成することに成功しました。
  • 複雑かつ超音速の極限的条件での流体現象の理解の発展に貢献すると期待されます。

【概要】

ロケットや超音速ジェット機のエンジンから排出される噴流(ジェット)は、非常に大きな騒音を発し、そのため騒音問題や構造物破壊の原因となっています。それらの問題を解決するには、超音速ジェットの物理現象を詳細に理解する必要があります。しかし時間解像度の低い従来の観測技術では物理現象を十分に解明することができませんでした。

東北大学大学院工学研究科の野々村拓准教授らの研究グループは、3次元可視化計測と音響計測を同時に行い、両者の関係を線形に結びつけることで、空間解像度と時間解像度を大幅に拡張できる3次元時空間超解像計測技術を開発しました。

本技術は、「時間解像度は低いが空間解像度は高い3次元流体場データ」と「空間解像度は低いが時間解像度は高い音響データ(点センサ)」を線形モデルで組み合わせ、時空間双方に高い解像度を持つ流体構造を再構成するものです(図1)。この技術により、これまで高速度カメラの技術の限界で計測できなかった3次元流体場を40倍の撮影速度で再構成することに成功しました。複雑な流れや超音速の流れといった極限的な条件での流体現象の理解を飛躍的に発展させることが期待されます。

本研究成果は、2023年6月15日に流体力学分野の専門誌Physics of Fluidsのオンライン版で注目論文(Featured Article)として公開されました。

図1. 3次元時空間解像計測技術の概要。音響計測は高い時間解像度でデータを取得できるが、3D-BOS法では時間解像度が足りないため、計測できない時間領域が存在する。本研究で開発した技術を用いると音響データから3次元流体場を推定できるため、これまで計測できなかった時間領域での3次元流体場を高い時間解像度で再構築できる。

詳細(プレスリリース本文)PDF

問い合わせ先

(研究に関すること)
東北大学大学院工学研究科航空宇宙工学専攻
准教授 野々村 拓
TEL: 022-795-7897
E-mail: nonomura*tohoku.ac.jp(*を@に置き換えてください)

(報道に関すること)
東北大学大学院工学研究科
情報広報室
担当 沼澤みどり
TEL: 022-795-5898
E-mail: eng-pr*grp.tohoku.ac.jp(*を@に置き換えてください)

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