PIV・マイクロバブルでの超高解像度・高速撮影

可視化
#解析
#試験・測定

近年、実験や製品サイクルの効率化を図るためCFD（Computational Fluid Dynamics）シミュレーションの重要度が高まってきています。しかしながらCFDシミュレーションのみで現象の解析結果に真値を出すことは大変困難であるため、実現象と比較してCFDシミュレーションと実験のデジタルツインを取り組んでいる企業も少なくありません。加えてCFDシミュレーションをおこなうPCスペックも日進月歩で向上しており、一回の実験でより多くの計測データを取得することが求められています。

そこでフォトロンは業界最高水準の解像度となる4K解像度を誇るハイスピードカメラを開発しました。従来機種と比較しながら、デジタルツインの導入が盛んにおこなわれているPIVやマイクロバブルなど流体計測分野での撮影画像と実解析データを紹介します。

PIV
PCスペックの向上により、より広い範囲での計測ニーズが高まっている。
4K解像度（900万画素）と従来機種（100万画素）での計測結果の比較動画を掲載。

マイクロバブル（気液二層流）
液中に含まれる気泡を把握するために、より高い空間分解能が求められる。
また、巨大な流路では上流と下流で気泡の形状が変化するため、広い範囲を撮影できることが好ましい。

事例紹介1：PIVにおける4K解像度解析結果

PIV（粒子画像流速測定法）での実験においても、より広い範囲を計測したいというニーズが高まっています。そこでPIV用のレーザーシート光の照射位置から同様の位置で4K解像度撮影が可能なハイスピードカメラ「FASTCAM Nova R5-4K」（900万画素）と「FASTCAM Mini AX」（100万画素）で結果を比較。

Nova R5-4Kの方が、より細かい空間分解能を広い範囲で測定できていることが分かります。

撮影機種：FASTCAM Nova R5-4K
解像度：4096×2304
撮影速度：1,000fps
シャッター速度：1/frame sec
撮影範囲：約420mm×250mm
使用レンズ：50mm f1.4

撮影機種：FASTCAM Mini AX200
解像度：1024×1024
撮影速度：1,000fps
シャッター速度：1/frame sec
撮影範囲：約300mm×300mm
使用レンズ：50mm f1.4

事例紹介2：マイクロバブル（気液二相流） 4K解像度撮影画像

液中に含まれる気泡を把握するためには、より高い空間分解能が求められます。また巨大な流路では上流と下流で気泡の形状が変化するため、広い範囲を撮影できることが好ましい条件となります。そこで「FASTCAM Nova R5-4K」（900万画素）と「FASTCAM SA-X2」（100万画素）で筒状の流路における水中の気泡を撮影（気液二層流）。