2011 Fiscal Year Annual Research Report
長い管路内を伝播する圧力波における距離減衰変形の遷移現象に関する研究
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21560178
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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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| Keywords | 圧力波 / 非定常境界層 / 遷移現象 / 管路 / トンネル騒音 / 非線形効果 / 距離減衰 / 密度変動 |
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| Research Abstract |
急激な圧力変動を伴う圧縮波、衝撃波や。膨張波は総称して圧力波と呼ばれ、これらの圧力波が長い管路(パイプラインやトンネル)を伝播する際の急激な圧力変動を制御するには、伝播過程における圧力波の強さの減衰や波面の時間的変形、すなわち波動伝播の非線形現象、距離減衰変形を正確に知ることが必要である。平成22年度は、レーザー作動干渉計を用いた詳細な実験を用い、管内を伝播する圧力波の波面変形に関する非定常境界層の遷移現象の詳細な測定を行い有益なデータを得た。その結果を要約すると以下のとおりである。
(1)水平方向にレーザーを設置することで、非定常境界層の密度プロファイルの時間的変化を取得でた。
(2)主流との相対密度の減少する時間と再び上昇する時間より非定常境界層の層流から乱流への遷移象の開始点と終了点の波頭からの時間を見積もれた
(3)非定常境界層内の密度変動の周波数解析によって、遷移の終了する時には1[kHz]～10[kHz]まで範囲でPSDが上昇する。特に3[kHz]以下の周波数成分は非常に高いPSDを示す。
(4)圧力波形のオーバーシュート、境界層内の空間的な変化、主流との相対密度から導き出した遷移の了時間は14[ms]～17[ms]の間であり、その結果を用いて遷移レイノルズ数のデータを得た。
(5)径の小さい管路を用いた弱い衝撃波の伝播実験において、波面背後の圧力のオーバーシュートにける圧力の降下量は、伝播に従い増加から減少へと転じ、圧縮波強さが大きいほど大きくなる
(6)弱い衝撃波の管内伝播おいて、初期の波の強さが大きいほど、波面の距離減衰は大きい。その一方、波面の衝撃波は初期の波の強さが弱いほど、距離減衰は大きい。
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