1998 Fiscal Year Annual Research Report
圧縮性ジェットの崩壊とそれに伴う空力音発生メカニズムの解明
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10450373
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
中村 佳朗 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (80115609)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
濱本 直樹 名古屋大学, 工学研究科, 日本学術振興会特別研
エブネディン・ハミディ 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (30303671)
賈 為 山形大学, 工学部, 助教授 (10235799)
川添 博光 鳥取大学, 工学部, 助教授 (40260591)
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| Keywords | ジェット / 空力音 / 自由せん断層 / ジェットノイズ / 音波 / マッハ波 / 超音速流 / 乱流遷移 |
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| Research Abstract |
本年度は先ず高速ジェットに関する文献を収集し、それに基づいて高速ジェットを作り出す実験装置を作製した。現在は、マッハ数1.5のノズル(スロート径7.5mm、ノズル出口径8.1mm)を用いて超音速ジェットの実験を行っている。細い管を利用してジェットの中心軸に沿っての総圧と静圧の分布を測定し、ショックセルの構造を確認した。また、これらの圧力データより軸に沿うマッハ数分布も計算された。ジェット貯気槽の圧力を3kgf/cm^2から5kgf/cm^2に増やした結果、遠方場(ノズル出口中心よりジェット径の100倍の距離で、中心軸下流側から30ﾟの位置)での音圧は115dBから126dBに増加した。また、ジェット騒音を軽減するために、ジェット出口において周方向に等間隔で4個所に矩形板の先端を45°の角度を付けてジェットせん断層に0.5mmだけ挿入すると音が112dBに減少し、減音効果が確認された。これらの実験研究と平行して、今ままで開発してきたナビエ・ストークス方程式を解く数値計算コードを改良した。その結果、これまで支障を来してきた計算途中で圧力が負になるという不具合を取り除くことが出来た。この数値計算コードを使用して、計算領域を軸方向にジェット出口径の20倍、半径方向に16倍の大きさに拡張した計算を行った。解像度を上げるために、軸方向に1070点、半径方向に690点の格子点を使用した。その結果、圧力や密度の等高線においてジェットの下流側に伝播するマッハ波放射による音波が明瞭に捉えられた。さらに、我々が開発した速度発散法による可視化を用いると、更に多くの波が存在しているのが明らかになった。特に、ジェットのすぐ外側を上流に進行する波や、ノズルリップで発生した圧力波がジェットの内側を通ってせん断層と衝突する辺りで発生する別の種類の波も観察された。
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[Publications] 坪内修,中村佳朗: "動的移動境界法を用いた噴流拡散火炎の並列計算" 日本機械学会論文集(B編). 64・626. 324-330 (1998)
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[Publications] Yoshiaki Nakamura and Hayato Yamaguchi: "Breakdown of Compressible Jet and its Aeroacoustic Emission" Proc.of 3rd China Japan Workshop Turbulent Flow. (in press). (1999)
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[Publications] Hiromitsu Kawazoe, K.Arima and M.Ohbayashi: "Video Picture Analysis on Falling Motion of Dihedral-Angle Plate with Three Pegrees of Freedom" AIAA Paper. 99-0292. 1-11 (1999)
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[Publications] Wei Jia and Yoshiaki Nakamura: "Implementation of the Semi-Lagrangian Scheme for Imconpressible Narier-Stokes Equations" Proc.of 6th Japan-Russia CFD Sympo.165-168 (1998)
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[Publications] Hesamedin Ebneddin Hamidi,Y.Nakamura and Y.Takizawa: "A New Flow Visualization Method Using Liquid Nitrogen and Laser Sheet" Proc.of VSJ-SPIE98,CD version. AB147. (1998)
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[Publications] Naoki Hamamoto,Y.Nakamura and T.Suzuki: "Spectroscopic Study of Arc-heated Non equilibrium Nitrogen Flow before a Blunt Body" AIAA Paper. 98-2944. 1-8 (1998)
