2017 Fiscal Year Research-status Report
管内波動の長距離非線形伝播における圧力変動現象の解明と予測
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16K06086
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
青木 俊之 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (20150922)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 衝撃波 / 圧力波 / 境界層 / 非線形現象 / トンネル騒音 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までの成果を踏まえ，本研究室で開発したレーザー差動干渉計および波動伝播管を用い、極めて長い管路内を非線形伝播する圧力波の特性、特に圧力波の背後の圧力変動現象に対する圧力波背後の非定常境界層流れの層流・乱流遷移の影響を明らかにする．今年度の研究成果は以下の通りである．
長い管路内における圧力波の伝播特性について，長距離を伝播する圧力波に対して，伝播による圧力の減衰や非線形効果による波面の変形が確認できた．レーザー差動干渉計で管壁高さ方向に測定位置を変えて密度変動を測定することにより，主流との密度差を測定できた．実験結果で得られた密度波形や圧力波形から管壁高さ方向の密度プロファイルや遷移レイノルズ数変化を取得できた．これらを理論値と比較することにより，非定常境界層内の特性が得られた．また，ワークステーションを用いて，圧力波背後に発達する非定常境界層の波面への影響などの数値解析を行い，実験値との比較を行った．
弱い衝撃波の長い管路内における伝播特性について，管路内において，弱い衝撃波とその背後にある圧力波は非線形変形しながら伝播する．初期衝撃波強さが強くなるほど，衝撃波が消滅する距離が長くなる． 衝撃波の消滅距離を計算する実験式を示し，管内を伝播する衝撃波の減衰係数は初期衝撃波強さが強くなるほど小さくなる．伝播する圧力波の減衰係数は，衝撃波とは逆に初期衝撃波強さが強くなるほど大きくなる．
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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
今年度は，本研究室で開発したレーザー差動干渉計および波動伝播管を用い、極めて長い管路内を非線形伝播する圧力波の特性、特に圧力波の背後の圧力変動現象に対する圧力波背後の非定常境界層流れの層流・乱流遷移の影響を明らかにでき，おおむね，研究は順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度までの成果を踏まえ，平成30年度は、まずワークステーションを用いて，圧力波の非線形効果，壁面の定常・非定常摩擦，壁面の熱伝達 及び壁面の構造を考慮した数値解析を行う．特に，極めて長い管路に適用できるように計算コ ードを改良する．極めて長い管路内を伝播する圧力波の波動伝播，特に圧力波の背後の圧力変動現象に対する圧力波 背後の非定常境界層流れの層流・乱流遷移現象の影響を考慮した数値解析を行う．
最後に，以上の実験的および数値解析研究を総括し，これらを総合して，管内波動の長距離伝播におけ る境界層の遷移現象の管内圧力の変動現象に対する影響を明らかにし，極めて長い管路における圧力変動予測レベルの精度向上を確立するための有益なデータを得る，さらに，実用上問題となっている長大スラブ軌道トンネ ルにおける圧力変動予測レベルの精度向上を確立する．
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| Causes of Carryover |
年度末に購入したワークステーションの納入価格が予定額より低くなり，次年度使用額が生じた．
次年度に使用する予定である．
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