空力騒音の発生に及ぼす物体境界層の影響と制御法の研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450084
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 藤田 肇 日本大学, 理工学部, 教授 (40251673)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 善田 康雄 鉄道総合技術研究所, 環境防災技術開発推進部, 主任技師 ; 佐川 明郎 鉄道総合技術研究所, 環境防災技術開発推進部, 主幹技師
• Keywords: 空力騒音 / エオルス音 / 円柱回り流れ / 圧力変動 / カルマン渦

Research Abstract

1. 小型二次元モデルによる実験(藤田)
日本大学の小型低騒音風洞を用いて,角柱の迎角の影響及び円柱傾斜角の影響を,昨年に引続き,実験的に研究して,表面圧力変動と,発生音の関係を明確にした.傾斜円柱においては,傾斜角が5〜10度のときに,表面圧力変動の相関距離が,0度の場合よりも長くなることを発見した.これは従来全く予想されなかったことであり,これにより,発生騒音が5〜10度の場合に若干増加することが説明できた.
2. 大型モデル開発(藤田,佐川)
昨年行った予備実験をもとに,圧力センサーを30個内蔵し,400km/hの風速に耐え得る円柱モデル(長さ3m,直径0.267m)とその回転機構を開発した.
3. 大型モデル実験(佐川,善田,藤田)
鉄道総合技術研究所・風洞技術センター(米原)の大型低騒音風洞を用いて,上記大型モデルにより実験を行った.レイノルズ数Re=2.5x10^5〜2x10^6の範囲で,円柱表面境界層が層流剥離する,sub-critical,乱流に遷移するsuper-critical及び完全に乱流になってから剥離するtrans-criticalの3領域を完全にカバーし,円柱表面圧力変動と放射音(エオルス音)の関係を定量的に明らかにした.super-critical領域では,ストロハル数が0.45程度に上昇し,エオルス音のピークレベルは20dB程度減少した.この理由は,エオルス音の発生原因となるカルマン渦の放出に強い三次元性が現れることであり,従来不明確であったこのレイノルズ数領域での円柱回りの流れと,発生音との関係が明確となった.