서지주요정보
Tomographic PIV measurement of flow around a rotating disk = 회전하는 원판 주변 유동에 대한 Tomographic PIV 측정
서명 / 저자 Tomographic PIV measurement of flow around a rotating disk = 회전하는 원판 주변 유동에 대한 Tomographic PIV 측정 / Sung-Hyuk Im.
저자명 Im, Sung-Hyuk ; 임성혁
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2012].
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초록정보

Fluid structure interaction between a rotating disk and surrounding flow has been evaluated by using a tomographic PIV. An experimental apparatus for a tomographic PIV measurement was prepared with four cameras and algorithms for analyzing experimental images were applied in this research. Not only a flat disk, but also uneven surface disks with triangular-rod and semicircle-rod bluff bodies were designed in this experiment. A surface of rotating disk was black anodized and reference patterns to specify a state of the disk were marked on it. Fluorescence particles were used as a fluid tracer and each of four cameras has long pass filters to adjust light intensities from surface reflection and fluorescence particles. Since a captured image has both of particle and surface pattern information, an image separation technique based on a size difference was used by a Gaussian kernel smoothing. 2D coordinates of surface patterns were detected from the separated surface image using puddle detection algorithm. 3D coordinates of patterns were obtained by iterative-LS triangulation with 2D coordinates of each camera. Geometry of bluff bodies and the disk were then obtained by analyzing marked patterns. Subsequently, a particle volume for obtaining velocity field was reconstructed by using of MLOS-SMART. It uses a result of MLOS estimation, which a computation load is not heavy, as an initial condition for the SMART iteration. Three dimensional displacements of fluid tracer particles were then obtained by calculating a cross-correlation of sequentially reconstructed particle volume pair. Through above techniques, a surface of the rotating disk and flow velocity around the disk can be simultaneously measured. Finally, dynamics of the disk and the fluid flow were discussed.

회전하는 원판과 그 주변의 유동 사이의 상호작용을 Tomographic PIV 기법을 통해 측정하였다. 원판의 회전과 유동장을 동시에 측정하기 위한 실험 장비를 구성하고, 필요한 알고리즘을 적용하였다. 평평한 표면을 가진 원판 외에도 삼각형 막대 및 반원 막대가 부착된 울퉁불퉁한 표면을 가진 원판을 제작하여 실험에 사용하였다. 원판에서 빛이 강하게 반사되는 것을 막기 위해 검은색으로 표면 처리를 하였고, 회전 각도와 위치를 알기 위한 기준 패턴을 입혔다. 또한, 형광 입자가 유동 추적입자로 사용되었고 장파장 통과 필터가 4 대의 카메라에 각각 장착되어 녹색 파장의 강한 반사광은 줄이고 붉은색 파장의 입자 형광은 통과시켰다. 이렇게 촬영된 카메라의 실험 영상에는 표면의 패턴과 입자 영상이 함께 기록되어 있는데, 이들은 크기의 차이를 바탕으로 Gaussian kernel 을 이용하여 분리되었다. 분리된 표면 영상으로부터 패턴의 위치를 찾아내고, 각 카메라에서 찾아진 영상 좌표로부터 삼각법을 통해 패턴의 3 차원 좌표를 구하였다. 이렇게 구해진 3 차원 좌표 정보와 원판의 설계 도면을 이용하여 매 순간의 원판 위치와 형상을 모델링 하였다. 한편, 유동장을 구하기 위한 3 차원의 입자 공간은 분리된 각 카메라의 2 차원 입자 영상으로부터 tomographic reconstruction 방법의 하나인 MLOS-SMART 기법이 적용되었다. 이는 계산의 양이 많지 않은 MLOS 의 결과를 SMART 의 반복법의 초기조건으로 사용함으로 수렴성과 반복계산의 속도를 향상 시킬 수 있었다. 3 차원 공간상에서 유동 추적 입자의 변위는 순차적으로 재구축된 입자 공간 쌍의 상호상관을 구하고 상관도가 높은 위치를 찾아 구할 수 있었다. 이를 통해 회전하는 원판 표면과 주변 유동을 동시에 측정할 수 있었고, 회전하는 원판과 유동장 사이의 영향에 대해 논의 하였다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MME 12036
형태사항 iii, 35 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 임성혁
지도교수의 영문표기 : Hyung-Jin Sung
지도교수의 한글표기 : 성형진
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 기계공학전공,
서지주기 References : p. 31-33
주제 Tomographic PIV
rotating disk flow
image processing
Fluid-structure interaction
토모그래픽 PIV
회전 원판 유동
영상처리
유체-구조체 상호작용
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