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Numerical analysis of noise suppression by asymmetric helical modes combination in a supersonic jet.

Research Project

Project/Area Number 18K03945
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 19010:Fluid engineering-related
Research InstitutionUniversity of Toyama

Principal Investigator

Watanabe Daisuke  富山大学, 学術研究部工学系, 講師 (70363033)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords超音速ジェット / マッハ波 / 騒音抑制 / 線形安定性解析 / DNS / 騒音低減
Outline of Final Research Achievements

Linear stability analysis and direct numerical simulations were used to investigate the characteristics of unstable waves (helical modes) and their effects on transitions and acoustic radiation characteristics due to nonlinear development for the purpose of supersonic jet noise suppression at M=2.Linear stability analyses show that helical modes with low azimuthal wavenumber radiate pressure fluctuations far from the jet, while modes with high circumferential wavenumbers do not radiate strong pressure fluctuations jet outside.Simulations also confirmed that adding a combination of helical modes to the jet reduces the level of radiated pressure fluctuations compared to the case where no helical modes are added.The combination of asymmetric helical modes (m=2 and m=4) resulted in the lowest pressure fluctuations.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の特色は、高い移流マッハ数の超音速円形ジェットに対し、速度分布の持つ不安定波の特性を利用した、ノズル部における能動的な騒音低減手法の可能性を理論的・数値的に探ることである。この不安定波による抑制手法が効果的であれば、ノズル部に与える不安定波の振幅は微小でよいことから、ノズル部に設置するアクチュエータも小型化が可能と考えられる。そのため従来の手法に比べ、推力低下を招かない、広範なマッハ数に対応した、高性能騒音抑制ノズルの開発に貢献できると予想する。さらに、ジェットの拡散(中心速度の低下)が促進できれば、空港での離発着時間短縮の妨げとなる残留ジェット気流の抑制にも貢献できる可能性がある。

Report

(7 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2024 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (15 results)

  • [Journal Article] Characteristics of coupled unstable modes in a Supersonic ''Top-hat'' Round Jet2024

    • Author(s)
      WATANABE Daisuke
    • Journal Title

      Transactions of the JSME (in Japanese)

      Volume: 90 Issue: 930 Pages: 23-00277-23-00277

    • DOI

      10.1299/transjsme.23-00277

    • ISSN
      2187-9761
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 超音速ジェットの拡散に及ぼす撹乱速度成分の影響2020

    • Author(s)
      渡辺 大輔
    • Journal Title

      宇宙航空研究開発機構特別資料

      Volume: JAXA-SP-19-007 Pages: 135-139

    • NAID

      120006839151

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Mach wave suppression by a pair of subsonic helical modes in a2019

    • Author(s)
      Daisuke Watanabe & Hiroshi Maekawa
    • Journal Title

      the 25th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference

      Volume: 1 Pages: 1-8

    • DOI

      10.2514/6.2019-2754

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ヘリカルモードの発達に対するジェット速度分布の影響2022

    • Author(s)
      渡辺 大輔
    • Organizer
      日本機械学会 第100期流体工学部門講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ヘリカルモードペアを用いた超音速ジェットの騒音低減に対するせん断層厚さの影響2022

    • Author(s)
      松長 優,渡辺 大輔
    • Organizer
      日本機械学会北陸信越支部 2022 年合同講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 高マッハ数超音速ジェットのヘリカルモードペアによるマッハ波低減2022

    • Author(s)
      宮越 巧弥,渡辺 大輔
    • Organizer
      日本機械学会北陸信越支部 2022 年合同講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 超音速ジェットにおける流入撹乱のジェット拡散への影響2021

    • Author(s)
      松長 優,渡辺 大輔
    • Organizer
      日本機械学会 年次大会2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 超音速ジェットにおけるヘリカルモードペアを用いたマッハ波の圧縮性の影響2021

    • Author(s)
      宮越 巧弥,渡辺 大輔
    • Organizer
      日本機械学会 第99期流体工学部門講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 超音速ジェットにおけるジェット拡散時の遷移構造のマッハ数依存性2021

    • Author(s)
      宮越 巧弥,渡辺 大輔
    • Organizer
      北陸信越支部 第58期総会・講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 松長 優,渡辺 大輔2021

    • Author(s)
      異なるせん断層の厚さの超音速ジェットの遷移構造
    • Organizer
      北陸信越支部 第58期総会・講演会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ヘリカルモードペアによるジェット拡散に対するマッハ数依存性2020

    • Author(s)
      宮越 巧弥,渡辺 大輔
    • Organizer
      日本機械学会 年次大会2020
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 異なるせん断層厚さの超音速ジェットにおけるヘリカルモードペアの増幅2020

    • Author(s)
      松長 優,渡辺 大輔
    • Organizer
      日本機械学会 第98期流体工学部門講演会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 超音速ジェットの拡散に及ぼす縦渦の不安定性の影響2019

    • Author(s)
      渡辺 大輔
    • Organizer
      日本機械学会 2019年度年次大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 圧縮性ジェットにおけるヘリカルモードペアの増幅に対するマッハ数の影響2019

    • Author(s)
      渡辺 大輔
    • Organizer
      日本流体力学会 年会2019
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 超音速ジェットから放射されるマッハ波に及ぼす流入撹乱成分の影響2019

    • Author(s)
      渡辺 大輔
    • Organizer
      日本機械学会 第96期 流体工学部門 講演会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 超音速ジェットにおけるヘリカルモードの受容性に対する速度成分の影響2019

    • Author(s)
      渡辺 大輔
    • Organizer
      日本機械学会北陸信越支部 第56期総会・講演会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 超音速ジェットにおけるヘリカルモードペアを用いた マッハ波抑制のせん断層厚さの影響2018

    • Author(s)
      渡辺 大輔、石崎 匡則
    • Organizer
      第50回流体力学講演会/第36回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 低い位相速度を持つヘリカルモードペアを用いた超音速ジェットのマッハ波抑制2018

    • Author(s)
      渡辺 大輔、前川 博
    • Organizer
      日本機械学会流体工学部門講演会講演論文集
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2025-01-30  

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