2015 Fiscal Year Research-status Report
ヘリカルモードペアによる超音速ジェットの騒音抑制と拡散促進に関する数値解析
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15K05787
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
渡邊 大輔 富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 講師 (70363033)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | マッハ波 / 超音速ジェット / DNS / 線形安定性解析 / 騒音抑制 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
M=2.0の超音速円形ジェットの流れ方向に周期境界条件を課したDNSを実行し第三ヘリカルモード成長に対するレイノルズ数の影響を調べた結果以下のことを確認した．①初期撹乱としてm=±3のヘリカルモードペアを与えた結果，ジェットせん断層の領域にラムダ状構造が形成され，このΛ状構造の閉じた領域下流に正の半径方向速度が生じジェットの拡散の促進していると考えられる．②上記ラムダ状構造の発達に対しRe<3000の範囲で粘性の影響が顕著に表れた．
また、ジェット半径に基づくRe=2000のジェットの流入撹乱としてランダム撹乱および回転方向のことなる第三ヘリカルモードペア（m=±3）を与えた非定常空間発展DNSを実行した結果以下のことを確認した。
①ランダム撹乱のみを加えたケースに対しランダム撹乱にヘリカルモードペアの振幅を10%加えた場合、ジェット半径の40倍程度において観測される圧力変動の値が3dB程度低下した。②この圧力変動の半径方向の減衰率はヘリカルモードペアを加えたケースがより高い値を示し、さらに遠方ではより騒音となる圧力変動が抑制される可能性がある。③ヘリカルモードペアを加えたケースではジェット半値半径の拡大が促進される。上記騒音低下の要因にはこのジェット拡散効果による、マッハ波を形成する不安定波の成長阻害が考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
超音速ジェットのDNSの結果から、ランダム撹乱のみを加えたケースに対しランダム撹乱にヘリカルモードペアの振幅を10%加えた場合、ジェット半径の40倍程度において観測される圧力変動の値が3dB程度低下すること、およびジェットの拡散が促進されることを確認できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
現段階で第三ヘリカルモードペアを加えることによるマッハ波抑制効果が確認された。しかし、加える振幅が10%と大きいため、この振幅を小さくするため、これまで固有関数分布（速度3成分）を流入撹乱として与えるかわりに、ジェット半径方向速度のみなどのの単一速度変動を与える計算を行い検証する。また、ジェット遠方の圧力変動のスペクトルを見ると、マッハ波を形成するm=1のスペクトル成分に対し抑制効果が大きく表れたが、m=0（軸対称）の成分の圧力変動はやや大きくなる傾向が確認されたため、ヘリカルモードペアの各々の周波数を変化させ（1%から10%程度）対称性を崩した際の効果を検証する。
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| Causes of Carryover |
当初GPU搭載ワークステーションの購入を当年度に行う予定であったが、2016年度に大きく機能向上するGPU（NVIDIA Tesla P100）の発売がアナウンスされたため、購入を2016年度に延期しため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度発売予定の新GPU搭載ワークステーションを購入する。
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