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【流体】ポスト処理:混ざり具合のいろいろな評価方法

2020年04月16日

前々回の記事でコーヒーの混ざり具合の評価方法をご紹介させていただきました。
https://www.sbd.jp/column/flow_particle_vol2_post-process_coffee.html
この時は混合度の指標としてシャノンエントロピーによる評価を行いました。
シャノンエントロピーは定量的に混合度を評価できるので扱いやすい評価方法の一つになります。
今回は、Particleworksで混ざり具合を見る方法は他にもありますので、別の混ざり具合の評価方法をご紹介させていただきます。

前回最もよかったのはマドラーをぐるぐる回す混ぜ方でした。





ミルクはよく混ざっていそうですが、カップの下の方の流れがどうなっているかこれだけではわかりませんね。
そこで今回はParticleworksの「粒子詳細情報」からコーヒーに色を付けて混ざり具合を評価してみようと思います。
粒子法の場合、このように色を分けて混ざり具合を視覚的に評価することも多いかと思います。
まずは4分割(横2分割、奥2分割)にしてみます。






続いて高さ方向に4分割してみます。






回転させながら混ぜているので上下方向はあまり混ざっていないことがわかります。

上下方向はあまり混ざっていないのですが、ミルクは下まで到達していたのでしょうか。
下までミルクが到達していなければコーヒーの味にばらつきが出てしまいます。
実際は拡散でミルクが広がりますが、拡散の効果についてはまた後日記載していきたいと考えています。

ミルクの到達位置を確認するために、高さ方向のヒストグラムを書いてみようと思います。
ここからはテキストデータの処理になりますので、アスキー変換で解析結果をテキストデータに変換します。
今回はpythonでヒストグラムを描いています。
撹拌終了時のヒストグラムがこちらです。

撹拌終了時のヒストグラム

液面のミルクはまだコーヒーの内部に入っていっていないことがわかります。
カップ底面にはミルクはあまり到達してなく、下から20-30mm付近はミルクの割合が高くなっていることがわかります。
座標でヒストグラムを描いてみると混ぜた液体がどの位置に分布しているか理解しやすくなります。
動画とグラフを一緒に載せてみます。






このように粒子の情報を元にデータ処理することでいろいろな評価が出来ると思います。
次回もまた別のポスト処理を通じで評価方法をまとめていこうと思います。


[From K.Watanabe]

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