バイモーダル励起による同軸噴流制御に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10750120
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 木綿 隆弘 金沢大学, 工学部, 助教授 (40225107)
• Keywords: 噴流 / 同軸ノズル / バイモーダル励起 / 渦構造 / 流れの可視化 / 数値解析 / 混合促進 / 騒音低減

Research Abstract

本研究は、空力騒音による作業環境悪化と公害問題の立場から、騒音源である渦の挙動を調べ、同軸噴流における騒音低減の最適条件(ノズル形状、加振条件)を明らかにすることを目的とし、その有功な手段と考えられる噴流のバイモーダル励起の可能性を探る。まず、非励起噴流の特性や渦構造のデータを得るために、同軸噴流において、内側噴流の速度分布をポアズイユ流とフラット流に変化させた時の速度比による渦構造変化を軸対称層流数値シミュレーション及び水噴流実験により調べ、(1)内側噴流の速度分布がポアズイユ流の場合は、速度比が1.2以上でせん断層内に渦が形成されなくなる流れの変化の様相がシミュレーションでき、卓越周波数変化なども実験値とよく一致した。(2)内側噴流の速度分布がフラット流の場合、速度比が1.2以上でもポアズイユ流と異なり周期的な渦が形成され、内側噴流の速度分布が同軸噴流の渦形成に及ばす影響が大きいことを明らかにした。次に、環状噴流を正弦波的に加振させた場合の数値シミュレーションを行い、(3)自然渦放出周波数の0.5倍、1.5倍で加振した場合に渦合体が生じやすいことを明らかにした。また、空気噴流において環状噴流または中心円形噴流に正弦波的に振動を加えた実験を行い、(1)内側せん断層と外側せん断層の渦の位置関係は、振動振幅や外側パイプのノズル長さに影響されることを明らかにした。(4)同軸噴流において加振した周波数のみの変動成分が下流域まで持続する"Preferred mode"があること確認した。これら研究結果は、日本機械学会流体工学部門講演会で発表し、1999年7月のASME/JSME国際学会で発表する。

Research Products

• [Publications] 木綿隆弘: "同軸噴流の渦形成に及ぼす内側噴流速度分布の影響" 日本機械学会流体工学部門講演会論文集. No.98-15. 43-44 (1998)
• [Publications] Takahiro KIWATA: "Effects of Excitation on Plane and Coaxial Jets" Proceedings of the 3rd Joint ASME/JSME Fluids Engineering Conference. (1999)