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- PIVソフトウェア Koncerto-3DA 三次元流れ場解析
Koncerto-3DA 2次元PIVデータからの3次元流れ場の導出
Koncerto-3DAは、複数断面の2D2C PIVデータを基に、連続の式を満たす3D3Cベクトル場を再構成するデータ駆動型ソフトウェアです。 ボリュームPIV/PTVに比べ、機材負担と解析コストを抑えながら、立体的な流れ構造の理解を加速します。
- 2Dデータの情報量を最大活用し3D場を推定
- 予測子・修正子法により3D速度ベクトルを計算
- PIV×CFDのハイブリッド解析が可能
Koncerto-3DA の計算の仕組み
前処理
対象領域を計算用セルに分割し、PIVで得られた複数断面の2D2C速度ベクトルを割り当てる。このときの速度ベクトルV*は、連続の式を満足しない。 （発散量∇·V*は0ではない）
発散量の評価と速度ベクトルの修正
発散量∇·V*を評価し、これを用いて導出した補正量を用いて、 発散量∇·V*を0に近づけるよう計算用セルの速度ベクトルを修正する。
反復計算
予測子・修正子法により速度ベクトルの修正を反復的に行う。 反復計算により発散量∇·V*がほぼ0となると、すべての方向の速度成分が 近似的に求まり、対象領域内には3D3Cの速度分布が得られる。
出力
計算終了後に3D3C速度場を出力し、三次元的な流れ場を確認できる。 得られた3D3Cデータは、近似的に連続の式を満たしているので、トレーサーや熱の分布などのスカラー量分布を予測するCFD解析にも利用できる。
反復計算 モニタリング画面
Koncerto-3DA の特徴
実計測ベース
PIVデータを中核に据え、理論に沿った現実的な3Dデータの再構成。
連続の式を満足
連続の式を近似的に満足する３D3Cの速度分布が得られる。
低コスト
ボリュームPIV/PTVに比べて、機材、計測、解析各コストを大幅に低減。
Koncerto-3DA のワークフロー
STEP 1 計測
複数断面で2D2C-PIV用粒子画像を取得
STEP 2 前処理
2D2Cベクトル算出・ノイズ除去・外れ値補正
STEP 3 前処理２
計算用セルへの2D2C速度ベクトルの割り当て（線形補間）
STEP 4 反復計算
予測子・修正子法により反復的に速度ベクトルを修正
STEP 5 可視化
3D3Cベクトル・コンターを表示
STEP 6 出力
CSV/AVIなどでエクスポート
![STEP 3図 [O_2D_XZ]](https://www.seika-di.com/dcms_media/image/O_2D_XZ.webp)
STEP 3図
![STEP 5図 [R_XY_XZ]](https://www.seika-di.com/dcms_media/image/R_XY_XZ.webp)
STEP 5図
Koncerto-3DA と ボリュームPIV/PTV の比較（概略）
| 項目 | Koncerto-3DA | ボリュームPIV/PTV |
|---|---|---|
| 機材構成 | 2D PIVシステム（カメラ1台） | ボリュームPIV/PTVシステム(カメラ4台程度) |
| 計測負荷 | 中 | 高 |
| 解析負荷 | 低 | 高 |
| 導入/運用コスト | 中 | 高 |
| 適用シナリオ | 研究/産業の幅広い場面 | 高度研究・専用設備 |
Koncert-3DAの用途例
- 風洞実験
- 噴流
- 室内流れ
- 攪拌槽
Koncerto-3DA の主な仕様
入力
2D2Cベクトル(複数断面, Koncerto DATデータ)・粒子画像
アルゴリズム
予測子・修正子法による反復計算
入境界条件
設定可能（流速の設定/PIVデータからの補間データ）
ただし多くの場合、境界条件、物体の位置などの設定が必要なし
出力
3D3Cベクトル、コンター、CSV、AVI
FAQ
ステレオPIVとの違いは？
ステレオPIVは平面上の3成分(2D3C)。Koncerto-3DAは体積内の3D3Cを再構成します。
ボリュームPIV/PTVの代替になりますか？
時系列データや高精度の計測を要する用途ではボリュームPIV/PTVが有利な場合もあります。機材/解析負荷を抑えつつ3D3Cデータを得たい場合にKoncerto-3DAが有効です。
時系列データは得られますか？
現状では時間平均場での評価となります。将来的にはガルバノミラー等を使用した連続計測データを活用し、時系列データへの対応も検討しています。
