2023 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of Sound Absorption Phenomena of Acoustic Liner at High Incident Sound Pressure under Grazing Flow using Aeroacoustics Simulation
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21K11926
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
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Principal Investigator |
佐々木 大輔 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (60507903)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 吸音ライナ / 空力音響解析 / 乱流解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
飛行中の吸音ライナにおける吸音性能及び空力性能（抗力）は，吸音ライナを構成する孔形状に大きく影響されることが分かっているが，その詳細なメカニズムは明らかになっていないことから，最終年度は単一の孔とセルから構成される吸音ライナに対して３次元非定常乱流解析を実施し，孔形状の及ぼす影響に着目した．その結果，流れ場に対して矩形孔（スリット状）を持つライナは，正方形孔・円形孔と比較して，流れ場中の抗力が小さく，セル部への流入出が異なる傾向を示すことが確認できた．可視化により，その要因は，孔頸部の上流側の側端に発生する渦構造の有無であることが明らかとなった．また，その影響はセル内の上下面の圧力差にも現れていることが明らかとなった．
本研究期間全体を通して，吸音ライナの孔及びセル内に生成される流れ場は，3次元層流解析と3次元乱流解析において相違が見られた．これは，孔壁面において生成される流れ場が大きく異なるためであり，巡航マッハ数0.3程度を前提とする場合，乱流を考慮した吸音ライナの設計が不可欠であることが本研究より明らかとなった．
また，高音圧入射音における吸音性能を明らかにするため，音圧レベルを160dBまで変化させた音波（平面波）を入射して，音響解析を実施した．音圧レベルが140dB以下では，吸音性能の高い共鳴周波数が明確に確認できた一方，高音圧の160dBでは吸音性能は大幅に低下した．その要因を調べるため，吸音ライナのセル内や頸部での粒子速度等を調べることに加えて，解析で得られた非定常データを元に，レジスタンス・リアクタンス等の物性値を算出した．音圧レベルの低い領域では，レジスタンスに関しては定性的な一致が確認できる一方，リアクタンスに関しては不一致が大きく，現象の解明には更なる改善が不可欠である．
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