超音速流れの衝撃波に起因する流体騒音の発生擬講の解明とその低減法に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450080
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 松尾 一泰 九州大学, 大学院総合理工学研究科, 教授 (30037759)
• 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) ; 青木 俊之 九州大学, 大学院総合理工学研究科, 助教授 (20150922)
• Keywords: 衝撃波 / 超音速流れ / 流体騒音 / 超音速噴流 / 超音速ノズル

Research Abstract

本年度の研究により得られらた成果はつぎのとおりである.
1. 昨年度に製作した吹出し式超音速風洞を用いて,超音速ノズルおよび超音速ディフューザ内に発生する衝撃波の非定常挙動と壁面静圧変動および外へ放出される騒音との関係を測定した.その結果,衝撃波の振動と壁面静圧変動との間には強い相関が認められた.これらの実験結果を解析し,衝撃波の振動は,衝撃波によってはく離した境界層が衝撃波の下流のある断面で不安定になり,そこから生じる渦が上流にさかのぼることに原因があることが明らかになった.
2. 上述の超音速ノズルから噴出される超音速噴流内に形成されるバレル衝撃波やマッハディスクなどの衝撃波と噴流騒音の関係を調べるため,適正膨張超音速噴流と不足膨張超音速噴流の実験を行った.その結果,適正膨張超音速層流噴流と乱流噴流のポテンシャルコアの長さと,ノズル前後の圧力比,ノズル出口マッハ数およびノズル出口直径との関係を明らかにした.
3. 超音速ノズルから噴出される超音速層流噴流の噴流境界における流れの乱れについて,熱線風速計を用いて測定した.その結果,噴流境界に沿う乱れの分布が得られ,乱れの発達が層流噴流から乱流噴流への遷移と密接に関係していることが明らかになった.
4. 超音速噴流中に形成される衝撃波の非定常挙動とショック錬成ノイズとの関係を調べるため,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.昨年度に用いた数値解析方法の座標系のとりかたなどを改良したため,今年度では,噴流境界や,バレル衝撃波とマッハディスクの交点から生じる滑り面などが明確に求められるようになった.

Research Products

• [Publications] 片野田 洋: "不足膨張超音速自由噴流の可視化と数値シミュレーション" 可視化情報. 17・2. 85-86 (1997)
• [Publications] 樫谷 賢士: "軸対称ノズルからの適性膨張超音速層流噴流の構造" 日本機械学会論文集. 63・616. 3905-3912 (1997)
• [Publications] Masashi Kashitani: "Numerical and experimental invsetigations of supersonic jets from sootblower nozzles" JSME International Journal. 41・2. 375-380 (1998)
• [Publications] 片野田 洋: "軸対称超音速自由噴流の数値シミュレーション" 九州大学総合理工学研究科報告. 20・1. 13-18 (1998)
• [Publications] Taro Handa: "Fine structure on shock oscillation in supersonic nozzle" Proc.of 4th KSME-JSME Fluid Eng.Conf.445-448 (1998)