空力騒音発生機構の基盤的研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450073
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 井上 督 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (00107476)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 佳朗 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80115609) ; 畠山 望 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (50312666) ; 福西 祐 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60189967) ; 望月 修 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50157830) ; 石井 克哉 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60134441)
• Keywords: 空力騒音 / 渦 / 衝撃波 / エオルス音 / ジェット騒音 / CAA

Research Abstract

井上と畠山は、前年度に開発した高精度(空間六次精度・時間四次精度)の有限差分スキームよる直接数値解法(DNS)を二次元円柱まわりの流れに適用し、円柱のまわりの流れから発生するエオルス音の特性を明らかにするとともに、これまでに提案されていた遠距離場理論に基づく予測法の妥当性を調べた。その結果、Curleの方法で得られる変動圧力はDoppler効果を含まないこと、Doppler効果を加えることによりCurleの方法により求められる変動圧力はDNSによる変動圧力を非常に良く近似できることなどが判った。また、井上は、超音速乱流中での音の発生機構を明らかにする第一歩として、衝撃波と二つの渦が干渉する流れ場における音波発生のシミュレーションを行い、衝撃波が一つの渦との干渉により発生した反射衝撃波が他の渦と干渉することにより二つに分裂し、その結果新しい音波が発生することを見出した。この結果は、多数の衝撃波と渦が存在する超音速乱流中では渦と衝撃波の干渉により反射衝撃波の分裂が頻繁に生じ、その為流れ場が益々複雑になる(小規模の乱れが増加する)とともに音波が次々と発生することを予想させる、非常に興味深いものである。中村は、前年度に開発した計算方法を超音速噴流で発生する音の問題に適用することにより、ジェット騒音の発生と伝播の模様をシミュレートした。石井は、前年度に開発した新しい差分スキームを二次元翼からの剥離流れに適用し、音波の発生機構に関する新しい知見を得るとともに、音波を人工的に加えることにより、流れの剥離と発生する音を制御する方法を提案した。福西は、二次元キャビティにおける剪断流から発生する音の特性を実験的に明らかにするとともに、音の発生を能動制御するための方法を複数提案し、各方法の長所・短所を明らかにした。望月は昨年度に続いて剥離流れから発生する音を実験的に調べ、音の発生と伝播を能動的に制御する方法を提案した。

Research Products

• [Publications] O.Inoue: "Direct Numerical Simulation of Aeolian Tones"Proceedings of 7th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference. 2001-2132 (2001)
• [Publications] O.Inoue: "Successive Interaction of a Shock Wave and Vortices"Proceedings of 23nd International Symposium on Shock Waves. No.5100. (2001)
• [Publications] O.Inoue: "Direct Numerical Simulations of Aerodynamic Sound"Proceedings of First International Symposium on Advanced Fluid Information. 462-465 (2001)
• [Publications] 井上 督: "ながれから出る音の直接数値シュミレーション"日本流体力学会誌「ながれ」. 第20巻,3号. 187-195 (2001)
• [Publications] 井上 督: "エオルス音のDNSと音響学的アナロジーによる予測"日本流体力学会年会2001講演論文集. 295 (2001)
• [Publications] 井上 督: "エオルス音の発生機構について"第15回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 39 (2001)
• [Publications] 井上 督: "衝撃波と二つの渦による音の発生"第15回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 45 (2001)
• [Publications] 井上 督: "Ffowcs Williams-Hawkingsの式によるエオスル音の予測"第15回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 40 (2001)
• [Publications] 福西 祐: "薄型セラミックアクチュエータによるキャビティ上の流れと発生音の動的制御"日本機械学会論文集B編. 67巻661号. 68-75 (2001)
• [Publications] 福西 祐: "キャビティ内渦構造のスパン方向波長制御による空力発生音の低減"日本機械学会論文集. 印刷中. (2001)
• [Publications] Yoshiaki Nakamura: "Effects of Rotating Tabs on Flow and Acoustic Fields in Supersonic Jet"AIAA Journal. 39,4. 745-748 (2001)
• [Publications] Yoshiaki Nakamura: "A New Numerical Scheme for Computational Aeroacoustics Based on the Solution to the Variational Riemann Problem"AIAA Paper 2001-2627. 1-10 (2001)
• [Publications] Yoshiaki Nakamura: "An Accurate Method for Computing Propagation of Sound Waves in Non-Uniform Moving Fluid"Computational Fluid Dynamics 2000, edited by Prof. N.Satofuka, Springer. 549-554 (2001)
• [Publications] 石井克哉: "翼面上剥離流に対する弱い音波の効果に関する数値解析"日本流体力学会会誌「ながれ」. 20巻. 491-500 (2001)
• [Publications] K.Ishii: "Numerical Simulation of the speparated flow around 2D airfoils at Moderate angles of attack by acoustic excitation"Computational Fluid Dynamics 2000 ed. N.Satofuka, Springer. 561-566 (2001)
• [Publications] K.Ishii: "Numerical simulation on the propagation of an internal wave in multifluid"Computational Fluid Dynamics 2000, N. Satofuka, Springer. 639-644 (2001)
• [Publications] Katsuya ISHII: "Acoustic Control of the Laminar Separation over a 2D Airfoil"AFI2001. 451-455 (2001)
• [Publications] 望月 修: "仮想的制音デバイスによるはく離騒音の低減制御"日本機械学会論文(B編). 67(659). 1734-1741 (2001)
• [Publications] O.Inoue: "Successive Generation of Sounds by Shock-Strong Vortex Interaction"Physics of Fluids. Vol.12. 3229-3234 (2000)
• [Publications] O.Inoue: "Sound Generation by Coaxial Collision of Two Vortex Rings"Journal of Fluid Mechanics. Vol.424. 327-365 (2000)
• [Publications] O.Inoue: "Propagation of Sound Generated by Weak Shock-Vortex Interaction"Physics of Fluids. Vol.12,No5. 1258-1261 (2000)
• [Publications] O.Inoue: "DNS of Sound Generated by Cylinder Wakes"Proc. of 1st Int, Conference on CFD 2000, Kyoto, Japan. 537-542 (2000)
• [Publications] O.Inoue: "Parallel Computing of an Oblique Vortex Shedding Mode"Proc. of Parallel CFD 2000, Trondheim, Norway. 575-580 (2000)
• [Publications] O.Inoue: "CAA of Coaxial Motions of Vortex Rings"AIAA paper 2000-1944, 6th AIAA/CEAS, Hawaii, USA.. (2000)
• [Publications] 井上 督: "円柱まわりの流れにより発生する音の直接数値計算"第14回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 33 (2000)
• [Publications] 井上 督: "衝撃波と強い渦の干渉による音の発生"第14回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 34 (2000)
• [Publications] 井上 督: "渦輪の追い越しと音波の発生"第14回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 36 (2000)
• [Publications] 井上 督: "円柱まわりの流れにより発生する音の理論予測について"第14回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 40 (2000)
• [Publications] 福西 祐: "ビエゾフィルムを用いたキャビティ騒音の能動制御"ながれ,日本流体力学会誌. 19巻3号. 200-2006 (2000)
• [Publications] Y.Fukunish: "Suppression of Aero-Acoustic Noise by Separation Control using Piezo-Actuators"AIAA Paper 2000-1931, 6th AIAA/CEAS, Hawaii, USA.. (2000)
• [Publications] 福西 祐: "キャビティ流れの動的制御による発生騒音の低減"日本流体力学会誌「ながれ」. 19巻別冊. 227-228 (2000)
• [Publications] 福西 祐: "受容性を応用したキャビティ流れの動的制御"日本機械学会2000年度年次大会講演論文集(IV). No.00-1. 81-82 (2000)
• [Publications] 福西 祐: "薄いセラミックアクチュエータによりキャビティから発生する空力騒音を低滅させる能動制御"第50回理論応用力学講演会講演論文集,NCTAM2001. 195-196 (2000)
• [Publications] Y.Nakamura: "On Implicit Godunov's Method with Exactly Linearized Numerical Flux"Computers and Fluids, 29, 6, April 2000. 595-616 (2000)
• [Publications] Y.Nakamura: "Flow Field and Noise Charactersitics due to Supersonic Jet Shear Layer-Vortex Interaction"AIAA Paper 2000-2533, 6th AIAA/CEAS, Hawaii, USA.. 1-11 (2000)
• [Publications] Y.Nakamura: "A Godunov-type Method for Computational Acoustics"AIAA Paper 2000-2329, 6th AIAA/CEAS, Hawaii, USA.. 1-10 (2000)
• [Publications] K.Ishii: "Numerical Analysis of the Separation on a 2-D Airfoil by Acoustic Excitation"Computational Fluid Dynamics Journal. Vol.9, no1. (2000)
• [Publications] K.Ishii: "NUMERICAL SIMULATION OF THE ACOUSTIC CONTROL OF SEPARATION OVER 2D AIRFOILS"AIAA-paper 2000-1996, 6th AIAA/CEAS, Hawaii, USA.. 1-9 (2000)
• [Publications] K.Ishii: "Flow Simulation Using Combined Compact Difference Scheme with High Resolution"Abstracts of 53th Annual Meeting of APS. (2000)
• [Publications] K.Ishii: "Numerical Simulation of the Separated Flow around 2-D Airfoils at Moderate Angles of Attack"International Conference on Computational Fluid Dynamics. (2000)
• [Publications] 石井克哉: "結合コンパクトスキーム差分を用いた圧縮性流体の数値計算"乱流シンポジウム2000/7/25-27(予稿集). 299 (2000)
• [Publications] 石井克哉: "音による二次元翼の剥離制御の数値計算"乱流シンポジウム2000/7/12-27(予稿集). 517 (2000)
• [Publications] 石井克哉: "剥離境界層と音との相互作用"第50回理論応用力学講演会 2001/1/23-25. (2000)
• [Publications] O.Mochizuki: "Feedback Control of Transient Noise due to Unsteady Separation"AIAA paper 2000-1932, 6th AIAA/CEAS, Hawaii, USA.. 1-6 (2000)
• [Publications] O.Mochizuki: "Noise of Bubbly Flow Through Orifice"Proc. 7th Intl. Conference on Flow Induced Vibrations. 743-748 (2000)
• [Publications] 望月 修: "突入水膜流による音"第28回可視化情報シンポジウム、東京. (2000)
• [Publications] 望月 修: "仮想制音デバイスによるはく離騒音抑制"日本機械学会流体工学部門講演会、室蘭. (2000)
• [Publications] 望月 修: "仮想制音デバイスによるはく離騒音抑制"第20回流力騒音シンポジウム、札幌. (2000)