2016 Fiscal Year Annual Research Report
Control of acoustic streaming in near acoustic field and its application into high power acoustic actuator
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26630076
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
青柳 学 室蘭工業大学, 工学研究科, 教授 (80231786)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 音響アクチュエータ / 音響流 / 音波浮揚 / タービン / 空気ポンプ / 音響放射圧 / 音響粘性力 / 有限要素解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は近距離音場の音響放射圧・音響流を利用した物体の非接触搬送において，搬送力を生み出す音響流の発生と制御および動力変換を行い，新型音響アクチュエータを実現することである。
テーマ１）近距離音場・音響流解析と移送力の増大化の試み
物体が隣り合う2つの振動板上に跨って近距離場音波浮揚するとき，浮揚物体は振幅の大きい振動板の方に搬送される。このモデルに対して有限要素法解析による非線形性を考慮した構造―音響―流体の連成解析を行い，発生する音響流の把握を，研究期間を通じて試みた。浮揚物体に働く搬送力は音場内の音響流の搬送方向の平均流速に強い相関があり，浮揚物体表面に加わる力の算出により，搬送力の見積りを可能にした。本年度は，2つの振動板に跨って浮揚物体が停留する現象に対して解析を行った。停留位置で搬送力がゼロになり，その前後では停留位置に戻す方向の搬送力の発生を明らかにした。また，浮揚物体の僅かな傾斜を考慮すると，より実験に近い結果が得られ，搬送方向への傾斜により搬送力が増大することを明らかにした。
テーマ２）音響アクチュエータの構成法の検討
２つの振動板を跨ぐ寸法の物体の浮揚の場合，浮揚物体は振動振幅の大きい振動板上に搬送され，揺動を伴って停留する。揺動周期は揺動振幅によって変化し，非線形問題である。浮揚物体の位置によって振動振幅が変化することを明らかにし，振幅一定制御およびスライディングモード制御により，浮揚物体のダンピングを高め，運動制御特性を改善した。また，同様の搬送原理を回転搬送に応用した，回転型音響アクチュエータの試作機に対して音響流解析を行った結果，音響流が円周方向には殆ど発生せず，回転しない原因を明らかにし，適切な音響流を発生できる振動モードおよびロータ形状を見出した。また，無弁音響ポンプ（空気ポンプ）の試作機に対して音響流解析を行った結果，実験結果と非常に良く合致した。
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Research Products
(3 results)
