二次元超音速ジェットノイズ低減における最適化の研究

• 研究課題/領域番号: 05555259
• 研究種目: 試験研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 梶 昭次郎 東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (80013704)
• 研究分担者: 小林 紘 航空宇宙技術研究所, 熱流体力学部, 室長 ; 小林 絋 航空宇宙技術研究所, 熱流体力学部, 室長 ; 小竹 進 東京大学, 工学部, 教授 (30013642)
• 研究期間 (年度): 1993 – 1995
• 研究課題ステータス: 完了 (1995年度)
• 配分額: 10,300千円 (直接経費: 10,300千円); 1995年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円); 1994年度: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円); 1993年度: 5,300千円 (直接経費: 5,300千円)
• キーワード: 超音速ジェット騒音 / ジェットスクリーチ / 多孔プラグノズル / ミキサノズル / エジェクタノズル / 超音速ジェット / ジェットノイズ / スクリーチ / ショックセル / パルスシュリーレン法 / 音響タブ / ジェットノズル

研究概要

超音速ジェット騒音を低減する目的で多孔プラグノズル及びエジェクタノズル等の適用を検討した。2次元矩形ジェットに翼形状の中空プラグを、表面を多孔にして挿入した場合、これがスクリーチや衝撃波関連騒音に及ぼす影響を調べた。多孔プラグを下流に置くとき挿入位置がノズルから離れていると、エッジトーンと同じ機構による発生音のスペクトルが現れる。多孔プラグの先端をノズル入口に近づけて行くとエッジトーンは発生せず、スクリーチが発生する。さらに、多孔プラグをノズル内に多少挿入する程度に近づけると、スクリーチは全て消滅する。可視化によれば、多孔プラグ近傍の流れは、多孔部を通じて出入りする空気の流れが生じるため、極めて乱れたものとなっている。
エジェクタ及びミキサノズルにより、高速のジェットを急激に減速して騒音を抑制する方法について検討した。エジェクタ壁面で圧力変動を測った結果、上流側では低周波成分が大きく、下流側では、相対的に高周波成分が大きくなること、また、いずれの周波数成分も下流に向かって増大すること、等の傾向が認められる。
ミキサエジェクタノズルにおける流れの混合を数値シミュレーションで求めた。コアと二次流れの混合において、コアを出た流れが超音速で圧縮、膨張を繰り返す領域を経て、たて渦の巻き上がりが起こり、渦巻き状に混合が発達して行く過程が明らかになった。