1997 Fiscal Year Annual Research Report
超音速流れの衝撃波に起因する流体騒音の発生機構の解明とその低減法に関する研究
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09450080
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
松尾 一泰 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (30037759)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
半田 太郎 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (30284566)
宮里 義昭 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (30253537)
青木 俊之 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (20150922)
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| Keywords | 衝撃波 / 超音速流れ / 流体騒音 / 超音速噴流 / 超音速ノズル |
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| Research Abstract |
本年度の研究により得られた成果はつぎのとおりである。
1.現有の高圧空気源を利用した吹出し式超音速風洞を用いて、超音速ノズル内に発生する衝撃波の非定常挙動と壁面静庄変動及び外へ放出される騒音との関係を測定した。衝撃波の振動のパワースペクトル密度分布は約1.1kHzのところに強いピークが存在し、この振動は衝撃波下流の中心部の流れと壁面付近の剥離した流れが衝撃波の下流で合流する点から発生する乱れに原因があると考えられる。
2.上述の超音波ノズルから噴出される超音速噴流内に形成される衝撃波と噴流騒音の関係を調べるため、超音速ノズルからの適正膨張超音速噴流と不足膨張超音速噴流について実験を行った。その結果、適正膨張噴流のポテンシャルコアの長さは層流噴流の場合はノズル出口直径とレイノルズ数のみに依存し、出口マッハ数には依存しないが、乱流噴流の場合は出口マッハ数に依存することを明らかにし、ポテンシャルコアの長さに関する実験式が得られた。また、層流噴流から乱流噴流への遷移についての基礎資料が得られた。
3.不足膨張超音速乱流噴流の噴流中心軸に沿うピト-衝撃圧分布を測定し、噴流中の衝撃波との関係を調べた。ピト-衝撃圧はノズル出口から流れ方向に減少するが、マッハ衝撃波の位置から徐々に増加し、あるところで極大となった後、再び減少する。マッハ衝撃波の位置からのピト-衝撃圧の増加については噴流境界での流れのせん断作用が原因であると考えられる。
4.超音速噴流中に形成される衝撃波の非定常挙動に関連したショック連成ノイズの発生原因を究明するため、衝撃波の構造を含めた噴流全体の流れ場に対する数値解析を行った。その結果、マッハ衝撃波の形成位置や形成条件などが明らかになった。
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