| Project/Area Number |
23K03747
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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 20010:Mechanics and mechatronics-related
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| Research Institution | Toyama Prefectural University |
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Principal Investigator |
寺島 修 富山県立大学, 工学部, 准教授 (50570751)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂本 秀一 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (40211932)
稲澤 歩 東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (70404936)
小松崎 俊彦 金沢大学, フロンティア工学系, 教授 (80293372)
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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: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 多孔質材料 / 空力騒音 / 音響透過損失 / 多孔質材 / 流体制御 |
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| Outline of Research at the Start |
物体が空気流に曝される際に発生する空力騒音を大幅に低減することを目的に、空気流はほぼ流入せず、音波の透過性が非常に高い多孔質材に着目し、これを空気流と固体の境界に適用して発生騒音を低減する技術を研究する。従来使用された多孔質材と特性が異なり、また、多孔質材の音波の透過性に着目する点に独自性がある。本研究では、多孔質材の音波の透過性(音響透過損失)と空気流に曝される物体の周囲の速度・圧力分布の関係、空気流の速度・圧力分布を変化させることで得られる空力騒音の低減量、空力騒音の低減に必要な音響透過損失の大きさ、の3点を主に調べる。本研究を通じ、上記多孔質材により空力騒音が低減する原理を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は、多孔質材の使用による空気流/空力騒音の変化の調査を行った．対象は(a)平板境界層流れ，(b)ダクト内流れ，(c)角柱周り流れとした．(a)では，乱流噴流により平板上に形成される乱流境界層の特性や統計量が，剛体壁面であるアルミニウム板上に境界層が発達する場合と，本研究の対象としている音響透過性の高い多孔質材料の平板上に境界層が発達する場合で，どのように特性や統計量が異なるかを調べた．この際，音響透過性の異なる多孔質材を用いた場合の差異についても調べた．また，(b)では長方形断面を有する樹脂製ダクトの表面に多孔質材を設けた場合と設けない場合でのダクト内流れの変化について調べた．さらに，(c)ではこれまでの研究で明らかとなっていた多孔質材を使用した際に生じる角柱周り流れの変化の原因を調べるため，数値シミュレーションによる角柱周り流れの再現を試みた．(a)では，熱線流速計とPIVを用いて境界層流れを計測した結果，平板の上流端における速度分布には両者で差異は見られなかったが，その後の境界層の発達過程が異なり，多孔質材料を用いた場合は平板の下流端においても境界層厚さの変化量は小さかった．また，境界層中の乱流強度も小さく，下流に至ってもその値に大きな変化は見られなかった．さらに，流れ場に応じて境界層の発達過程に影響を与える多孔質材の音響透過性が異なることも確認できた．(b)では，ダクトに流入する流体により発生するはく離・再付着流れに変化が生じることが確認でき，流動抵抗や発生する流体騒音に変化が生じることが確認できた．(c)では，ランダムな圧力変動を多孔質材設置部で与えることで多孔質材を使用した際に生じる角柱周り流れの変化を再現できることを確認した．
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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
当初の計画通りに2023年度の研究を進めることができたため
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画通りに研究を進める．
2024年度は多孔質材をモデル化する方法について検討を行い，伝達マトリクス法やBrinkman方程式を用いたモデル化方法について調査・検討する．また，2023年度に確認できた境界層流れやはく離・再付着流れの変化が生じる原因について壁面圧力変動の計測や流れ場のPOD解析などを用いて調べる．
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