長岡工業高等専門学校研究紀要

論第44巻第２号（2008）��

文��������������������
����1�����2�������Department of Mechanical Engineering, Nagaoka National College of Technology�2��������Ecole Tsuji Tokyo�

� DISPLACEMENT ACQUISITION WITH FLUORESCENT PAINT OF

AN ARTICULATED FLAT PLATE

Masaki YAMAGISHI1 and Hiroki MORIMURA2Abstract
A multi-articulated flat plate oscillates itself in a mean flow, and it has steady oscillating mode. Laserlight displacement sensor was necessary to acquire the displacements of an articulated flat plate because
the articulated plate had large amplitude in its fluttering motion. The image processing by using a digital
video camera was therefore used to clarify the fluttering motion of the articulated flat plate. In theexperiment, motion capture technology was applied. Furthermore the fluorescent paint was used for themarker to capture the motion of the plates. From the results of image processing, it was found that theoscillating frequency is extremely periodic, and the amplitude is constant. Furthermore the oscillating
frequency is proportional to the mean-flow velocity.
Key Words : water tunnel experiments, flow-induced vibration, fluttering, imaging analysis,motion capture�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������2)�3)�������������
�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������4)�7)�
�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������1)����������
�����������������������
�����������������������
�― 23 ―

山岸真幸・森村浩紀�
�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������������
�����������������������
�����������������������
���������������������������������������
����������������
����������������������
����������������������
��(X,Y)������������������
��(X,Y)������������������
���������(x, y)�����������
���������(x,y)�����������
����������������������������������������������
�����������������������
������������ �����������������������
�����(X,Y)���� �����������
�����(X,Y)����

2.0

y/B

1.0

0.0

-1.0

-2.0
0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

x/B
��
�������������������� ���������������

��������������Flow direction���� ������������������������������������
�������������������������������������������� 5cm ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 8)�����������������
����������� 1 mm��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
�����������0�255 � 256 ����������������0�255
� 256 ����������������������������
����������������������������������������������

���������������� �������Flow direction

YYXX
�detected pixel for marker
�detected pixel for marker�������������

�������������

��― 24 ―

蛍光塗料を用いた多関節平板の振動変位計測

����������������������������������������,�����
��GSI �����Mr.COLOR���������
�����������������������
�����������������������
����������������������������������������������
�����������������������
�����������������������
���������������������(a) ���������������������(b) ���������������������������
�����������������������
�����������������������
�����������������������
�����������������������
�����������������������
�����������������������
�����������������������
������ (b)����������������
����������� �� ����������
��256 ��������� 80�100 ������
�������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� � R�G ������������ �����R�G �������� 1200 ���������������� 10 �������
�������� R�G ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

�― 25 ―���� �������(a)� �������(b)� ����������� ������������(a)� ���(b)� ���800(c)� ������� ��������������10000���� ��������

山岸真幸・森村浩紀

�������������
B = 50���� ������������������ �� ������
����������������� 200mm�
300mm ����������������������� 8)������� 680 mm �������
�������������������GSI �����Mr.COLOR� No.172�����������
�����������������������
����������������������
�SONY SR-1������������������
15W ������National, FL15BL-B������
�����������������������
���������������� U0 �����
������U0 = 0.36�0.41�0.46�0.51 m/s ��������������� B ���������
������ 14000�15800�17200�19400 ����2502501�3MarkerPolyethylene sheet

Plastic plate
Articulate 1 (Support shaft)
Articulate 3Plate 2Plate 3

H = 50Articulate 2

Plate 1

�unit�mm����� �����z
Articulated plate���� ����������������������������������yFlow(1) ������������������(2) ��������(3) ���������������������xBlack light����������������������
(1) ���������100�����BMP���Camera���������
(2) ����RGB����R�G��������
�����������0�������������(3) ��������������������Mirror���� ������������������������� �������� 1) ������������������������������� 2 mm ��������������������������������
��������������������������������������������������������������������

�����������������������
����������������Picture Motion
Browser�����������������������JPG������������Tinuous���BMP�������������������
��������1/30 s������������
�1/30 s����������������������������������������

�― 26 ―

�
蛍光塗料を用いた多関節平板の振動変位計測
���������������������������������������������

� y n � y n �1 � � �n � 1,2,3 ����xxn �1 �� n

� n � tan �1 ��������������

Flow direction�(1)���(x0, y0) = (0, 0)����������������
����������������������x�y��������heaving�����������
��������pitching�����������
�������(a)� ����yPlates
1000

�2y2y1

�1x1

�3y3

Y ( pixel )Flowx

Support shaft

800
600
400
200x2x3

500

1000

1500

X ( pixel )���� �������(b)� ������������������ ������������������������ � ������ ��� ��������������U0 = 0.33m/s���������������������
�����������������������
������������� ��� (a) ��������������������� ���� (b) �������� (a)�������������������
�����������������������
�����������������������
�����������������������
�����������������������
�����������������������
�����������������������
�����������������������
�����������������������
�����������������������
�����������������0.11 mm/pixel����� ����������������������
����������������100�����
�������������3.3 s ������������������������������
����������������������������������������������
�����������������������
���������������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������
����������������x����������������������������������������������������������������������������
������� (d) ����������������������������������������������������������������������� � ����������������������������
����������������������1����������������1/4�����
����1/2����������������������������������������

�― 27 ―�山岸真幸・森村浩紀

�Articulate 2

Articulate 3

�1

Trailing edge

1.0

�31.0

(rad)

Supportshaft
0.00.0�y/B

�2-1.0

-1.0
0.0

1.0

2.0

3.0

0.0

x/B

2.0t

(a) U0 = 0.36 m/s

3.0(s)(a) U0 = 0.36 m/s�

1.0

(rad)

1.0

0.0

0.0

�

y/B

1.0

-1.0

-1.0
0.0

1.0

2.0

3.0

0.0

x/B

2.0

t

(b) U0 = 0.41 m/s

3.0(s)(b) U0 = 0.41 m/s�

1.0

(rad)

1.0

0.00.0

�

y/B

1.0

-1.0

-1.00.0

1.0

2.0

3.0

0.0

x/B

2.0

t

(c) U0 = 0.46 m/s

3.0(s)(c) U0 = 0.46 m/s�1.0(rad)1.0

0.00.0

�

y/B

1.0

-1.0

-1.0
0.0

1.0

2.0

3.0

0.0

x/B

1.0

2.0

t

(d) U0 = 0.51 m/s(s)(d) U0 = 0.51 m/s������ ������������������ ����������
― 28 ―

3.0

蛍光塗料を用いた多関節平板の振動変位計測

������������������������
�����������������������
�����������������������
�����������������������
���������������������
���������������������� ��� �������������������� ����������������������m/s�������
������������0.15m/s�������
������������0.15
�����5000����������������

���������������������

1.4

ff (1/s)

1.2�����5000����������������
�����������������������������������������������������������������������9)��������������������
9)����������������������
��������������������������������������������������� ��� ������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������� ��
����������1000��������50������������1000��������50�������������������������������������������������������������������������������������������������������10)�������������
10)����������������������������������������
������������������

0.8
0.6
0.2

0.3

0.40.5

0.6

U00 (m/s)����� ����������

4.0
4.0

f (1/s)3.03.0��������������������������������������������������������������������������������������������������
����������������������
����������������������
(1) ���������������������(1) �����������������
���������������������
(2) �����������������
���������������������
(2) ���������������������
���������������������
���������������
(3) ���������������
���������������������
(3) ������������������������������������������
�������
(4) �������
���������������������
(4) ����
���������������������
����

��Water
��Air

2.0
2.0

1.0
1.0

0.0
0.0
00

12

3

4

5

U00 (m/s)����� ���������
������������

0.2
��Water
��Air

fB/U00���������������19�������
���������������19�������
����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
��19�������������� �����
��19��������������������� ���������������������� �����������������������������������������

1.0
1.0

0.1

0.0
0.000

10000
10000

20000
20000

Re����� ������������������������������
― 29 ―山岸真幸・森村����1) ������������������������������������������������
����Vol.43, No.1, pp.11-16, 2007.
2) ����������������������������http://www.motion-capture.jp/�2008.8.28���3) ���������������������������������������������������4) ������������������������������������������������
��������Vol.73, No.736, pp.2440-2449, 2007.
5) ��������������������������������������������������� � � � � � � � � � Vol.73, No.733, pp.1781-1789,2007.
6) �������������������������������������������PIV������������������������Vol.73,No.734, pp.2027-2037, 2007.
7) ������������������������
�����36������������������
Vol.28, Suppl. No.1, pp.137-138, 2008.
8) �����������������������������19�� ��������������.
9) �������������������������19�� ������� ������.
10) ������������������������������������������������
�����Vol.67, No.657, pp.1105-1111, 2001.
(2008. 8. 28 ��)

�― 30� ―浩紀