2020 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of innovative sound absorption mechanism with lightweight and fine powder
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20K04359
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
坂本 秀一 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (40211932)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 軽量な粉体 / 微細な粉体 / 粒状体 / 吸音率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
粒径が数十ミクロン程度の粉体材料から成る粉体層の吸音率導出を行った研究において、従前は粒子間の空隙に生じる空気の境界層粘性におけるによる影響を無視していたため、 特定の粒径や密度において十分な精度を持たなかった。昨年度は、粉体層の吸音率をより正確に求めるために、 粉体層の縦振動モードに加えて、境界層粘性による比音響インピーダンスを用い、エネルギーの減衰を伝達マトリクス法から算出し、吸音率を導出した。その結果、縦振動モードのみを考慮した理論値に比べ、縦振動モードと境界層粘性の双方を考慮した場合の理論値が実験値と近い傾向を示した。これらの結果を集約し学術雑誌に論文として１編を発表した（研究発表の欄に記載）。また、学会にて１件の口頭発表を行った（研究発表の欄に記載）。
粒状体を充填した構造により生じる隙間について、単純立方格子と六方格子の充填モデルを仮定し、理論解析を行った。音波の進行方向に対し垂直に要素分割を行い、各要素を平行な二平面間の隙間に近似することにより、隙間における伝搬定数と特性インピーダンスを求め、１次元の伝達マトリックスとして扱った。そして、伝達マトリクス法により吸音率を算出した。実験においては、２マイクロホンインピーダンス管を用いて、製作した試料について吸音率の測定を行った。そして、理論解析により求めた理論値と測定により得られた実験値の比較を行った。この結果について、学会にて１件の口頭発表を行った（研究発表の欄に記載）。
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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
予備研究における吸音率の理論値は、実験値と比較して吸音率の裾野の部分において差異が見られていた。理論値の裾野の値が実験値と一致しない原因は、従前の理論値が「粉体の振動による吸音」のみを考慮していると考え、他の要因について推算を行った。
その結果、通常の微細な粉体においても起こっている「粒子間の隙間による吸音」を本研究における軽量な粉体に適用して計算を行うことで、実験値とのより良い一致が得られた。さらに、「粉体の振動による吸音」＋「粒子間の隙間による吸音」の吸音効果の重畳について解析を行い、その効果が表れていることを明らかにした。
以上のことから、補助事業期間中の研究実施計画に比して、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
粉体の振動による吸音について、特殊な吸音効果が現れる粉体の条件を明らかにする。現在までの予備研究で、主に「かさ密度」と「粒径」が関係することが判っている。今後は、多種の粉体について系統的に実験を行う必要がある。市販の粉体には粒径の分布が広いものが多く、粒径分布によって吸音特性は変わるため、粒度を選別する必要がある。また、粉体の吸着力と重力からの影響を解明し、今後の理論解析モデルの改良を行う。これらの結果については、学術雑誌に論文として発表予定である
粉体粒子間の隙間による吸音の解明について、規則的に配列した粒状体の吸音特性を寸法・形状から予測する。検証するための実験を行う。様々な配列の粒状体の吸音特性を寸法・形状から予測する。検証するための実験も行う。実際の配列はマイクロCTスキャン装置で測定する。複雑な配置では音響的な経路長(迷路度)を測定する。これらの結果については、学術雑誌に論文として発表予定である
粉体を封入したヘルムホルツ共鳴器について、粉体が振動しない場合と振動する場合の吸音特性について、主に基礎的な実験を行い、理論的にモデル化も試みる。これらの結果についても、学術雑誌に論文として発表予定である。
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Research Products
(3 results)
