2018 Fiscal Year Annual Research Report
Numerical analysis on noise suppression and diffusion enhancement of supersonic jet by helical mode pair
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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 – 2019-03-31
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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 |
超音速ジェットから放射されるマッハ波低減を目的にM=2.0, Re=2000における超音速円形ジェットの線形安定性解析およびDNSを実行し以下のことを確認した．・ヘリカルモードにおいて，せん断層厚さが薄くなると，最大成長率を示す振動数における位相速度が亜音速となる周方向波数は増加する．・薄いせん断層においても，マッハ波低減効果を持つ低速の亜音速の位相速度を持つヘリカルモードが存在する．・流入撹乱としてランダム撹乱にヘリカルモードペアを加えると，計算を行った範囲において，ヘリカルモードの周方向波数が高くなるに従いジェットの拡散が緩慢になるが，放射される圧力変動レベルは低下する傾向が見らる．
超音速ジェットから放射されるマッハ波抑制を目的にM=2.0, Re=2000における超音速円形ジェットのDNSを実行し以下のことを確認した．・比較的大きな振幅3%のケースでは，振動数が高い方が（波長が短い）圧力変動レベルの抑制効果が高い傾向にある．・ジェットポテンシャルコア領域の長さは，加えるヘリカルモードおよび振幅が同一の場合，振動数の影響は小さい．
M＝2.0，Re＝2000の同軸噴流のDNSを実行し以下の結論を得た．・外側せん断層に加えた線形不安定波は，流入部近傍においてのみ増幅し，下流においては減衰する．・外側せん断層にのみヘリカルモードペアを流入させた場合，ランダム撹乱のみのケースと比べて拡散効果について大きな差がない．・下流では，ジェットの拡散効果により成長しやすいヘリカルモードの周波数が変化し，より低い周波数の変動が成長する．これらの結果より，ジェットの拡散促進には流入部速度分布に対する不安定波に加え，下流で成長が見込めるより低い周波数の不安定波を加えることにより拡散促進できる可能性がある．
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