2023 Fiscal Year Annual Research Report
3次元非定常流体場再構成解析による超音速流れからの音響波の現象解明と低減への挑戦
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22KJ0177
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Lee Chungil 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Keywords | 3次元非定常ダイナミクス解析 / 3次元時空間超解像計測 / 超音速ジェット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スクリーチトーンは超音速ジェットの主な騒音であり，衝撃波や乱流現象と干渉現象より発生する．スクリーチ騒音の発生メカニズムは流体現象と密接に関係があるため，超音速ジェットの発生メカニズムを理解する必要がある．超音速ジェットは非常に速い流れであるため，超音速噴流の流体現象を十分な撮影速度で撮影することは困難である．これにより，スクリーチ騒音の非定常ダイナミクスを調べることができなかった．本研究では新しい計測技術を開発することで，これまでカメラ技術の限界で調べることができなかったスクリーチ騒音の3次元非定常ダイナミクスを明らかにする研究を行った．
1年目と2年目は流体場を可視化する手法と，音響波を計測するマイクロフォンと同時計測を行い，両者の関係を線形回帰で結びつけることで，200 kHzの撮影速度で超音速ジェット騒音に関連する流体構造を計測できた．この技術を用いてこれまで計測できなかったスクリーチの周方向構造の時間による変化や間欠的な現象などの3次元非定常ダイナミクスを明らかにした．
3年目はダブルパルスThree-Dimensional Background Oriented Schlieren (3D-BOS)計測から5μs時間間隔の3次元密度場を再構成し，この非時間解像データを用いて3次元動的モード分解を行った．これにより，スクリーチ周波数での3次元コヒーレント構造を取り出し，このコヒーレント構造に空間フーリエ分解を適用することで上流側と下流側に伝播する波が得られた．
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