【流体】Vol.2 ポスト処理：そのコーヒー本当に混ざっていますか？

2020年03月19日

弊社にお越しいただいた方はご存知かと思いますが、弊社（新館）の1階にはお客様や従業員が利用できるカフェがあります。
カフェの雰囲気はこちらのリンク先からご覧いただくことが出来ます。（入って右側のセキュリティーゲートの奥にカフェがあります。）
詳細はこちら
上記サイトのような3D計測サービスも承っておりますのでご興味がありましたらお問い合わせください。
3D計測サービス：NavVis

さて、本題に入りますが、私はコーヒーを飲むときは大体ブラックですが、ミルクを入れる人も多いかと思います。
カフェで観察しているとミルクを入れた後、いろいろな方法で混ぜている人がいることに気付きます。
マドラーをぐるぐる回す人、一方向に動かす人、マドラーを使わないで容器を回す人。
私は昔どこかで聞いたことがきっかけで、一方向に動かして混ぜています。
しかしながら、どのように混ぜたら本当に良いか気にかけて混ぜている人は少ないかと思います。
そこで今回は粒子法を使って、「混ぜ方による混ざり具合の違い」を評価してみようと思います。
今回使用するアプリケーションは粒子法解析ソフトウェアのParticleworksです。

コーヒーにミルクを入れた際の混ぜ方を3つの方法で試してみました。
①マドラーをぐるぐる回転させる
②マドラーを1方向に動かす
③カップを回転させる

①マドラーをぐるぐる回す

②マドラーを一方向に動かす

③カップを回転させる

こぼれました。。。

やりすぎました。

もう一度。

どうでしょうか？③の容器を回転させるのは一番混ざっていないことはわかりますね。
①と②の違いはなかなか見た目では判断しにくいと思います。
そこで、それぞれのケースで混ざり具合を定量的に評価してみたいと思います。
Particleworksでは混ざり具合の評価をするときはプローブという機能を使います。
プローブとは検査用の箱のようなもので、指定した箱の中の混合度を定量的に出力してくれます。
Particleworksでは混合度をシャノンエントロピーで評価します。
シャノンエントロピーと聞くと難しそうですが、よく混ざっていれば1に近づき、まったく混ざっていなければ0に近づくという評価指標になります。

今回はプローブをこのように用意しました。

上中下の位置の混合度の平均値を評価した結果がこちらのグラフです。

①のマドラーをぐるぐる回転させて混ぜる結果の混合度が最も高くなり、混ざり具合が良かったことがわかります。
Particleworksを使うと、このようにして混合度の定量的な評価が可能になります。
今後は私もぐるぐる回しながら混ぜていきたいと思います。
容器を回すのはこぼすリスクもあるし混ざらないですしあまりおすすめはできません。
最後に最もよかった①の条件をよりリアルな描画にするためにSurfaceを作成し出力しました。
このような現実に近づけた出力もParticleworksでは可能です。

次回はまた別のポスト処理をテーマに書いていきたいと思います。

[From K.Watanabe]

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