共鳴器開口部における音響から流体へのエネルギー伝達による吸音機構の解明
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23K03675
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 19010:Fluid engineering-related
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
後藤 知伸 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (00260654)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中井 唱 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (80452548)
松野 隆 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (90432608)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 吸音 / 流体音 / 共鳴器 / エネルギー伝達 / 開口部 |
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| Outline of Research at the Start |
流体機械や燃焼器などの騒音や燃焼振動の防止を目的として，流路内の変動圧力抑制のために用いられることの多い共鳴器や空気層を設けた多孔板の吸音性能は，流路内に開口部付近に流れがあるときには，開口部内の音響による振動流れが開口部端からの剥離流れと干渉するため，音響のみの場合とは異なる．
本研究は，開口部の音響インピーダンスの平行流，直交流による特性変化を，定量的に把握しようとするものである．共鳴器による吸音は，音響エネルギーが渦や流れのエネルギーに変換される現象の一つであり，流体音響問題に新たな知見を加えることができる．また，望ましい音響インピーダンスを与える流れや開口部形状の探索に繋がる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
共鳴器や空気層を設けた多孔板の吸音性能は，音響インピーダンスを用いて評価される．流路内に開口部に平行な流れ（平行流）があるときや，共鳴器内から開口部を通って流路内に向かう流れ（直交流）があるときには，開口部内の音響による振動流れが開口部端からの剥離流れと干渉するため，音響のみの場合とは流れの様子が異なる．このような場合の音響インピーダンスを，予め推定する技術は未確立である．平行流や直交流と音響が干渉して生じる音響インピーダンスの変化の機構を解明することを目的に研究を行っている．
2次元数値流体解析によって，平行流があるときの共鳴器開口部のインピーダンス，とくにレジスタンスが流れの速度とともにどのように変化するかを調べた．得られた平行流があるときの共鳴器開口部のレジスタンスの流速に対する変化は，従来の研究で得られている傾向とよく一致している．このレジスタンスの変化について，共鳴器開口部の上流側角部からの剥離せん断層と，開口部における振動流れ，および平行流の干渉によって説明するモデルを考えた．（Congress proceedings of Inter-Noise 2023, 1-6-3）
また，インピーダンス計測のためによく使用される計測系を模擬した一面がインピーダンス壁である矩形ダクトについて，ダクト内音場の音響モードに対応する伝播定数が流れの速度とともにどのように推移するかを数値的に求めた．ダクト内の音響モードの複素波数（伝播定数）は，インピーダンスや流れとともに複雑に変化する．インピーダンスの値によっては，２つの低次モードの減衰量が同等になるため，モードが混在した音場になることが予想される．また，多くの場合，追い風の減衰量は向かい風の減衰量に比べて小さいが，逆転する条件になることもありうる．（Congress proceedings of Inter-Noise 2023, 1-4-6）
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
共鳴器開口部のレジスタンスの流速に対する変化について，数値解析では，従来の研究と矛盾しない結果が得られており，得られた流れ場のデータを用いて音響インピーダンスの変化の機構を考察することのできる材料が得られた．
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| Strategy for Future Research Activity |
共鳴器開口部の音響インピーダンスの変化については，音響実験や可視化実験を進め，数値計算結果との対比により音響インピーダンスの変化の機構を解明していく．
矩形ダクト内の音響モードの変化については，対応する数値解析結果をモードの重ね合わせとして表すことにより，卓越したモードが流れとともにどのように変化するかを調べる．
さらに，渦と，音響による振動流れ，時間平均流れの干渉によって生じるものと考えられる吸音現象をなるべく単純に表すことのできる系を想定し，実験，数値解析の両面から音響と流体のエネルギーの授受の機構について調べていく．
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
