| 研究課題/領域番号 |
12450073
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
井上 督 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (00107476)
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| 研究分担者 |
望月 修 東洋大学, 工学部, 教授 (50157830)
石井 克哉 名古屋大学, 情報連携基盤センター, 教授 (60134441)
中村 佳朗 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80115609)
畠山 望 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (50312666)
福西 祐 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60189967)
佐宗 章弘 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (40215752)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
14,700千円 (直接経費: 14,700千円)
2002年度: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2001年度: 4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
2000年度: 6,500千円 (直接経費: 6,500千円)
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| キーワード | 空力騒音 / 渦音 / 衝撃波音 / エオルス音 / DNS / 渦 / 衝撃波 / ジェット騒音 / CAA |
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| 研究概要 |
本研究課題では、流体騒音の主たる発生原因と考えられている渦および衝撃波の挙動と騒音の発生・伝播メカニズムとの関係を明らかにすることを目的とした。まず、音の圧力を圧縮性ナビエ・ストークスの式から直接求めるために有限差分法に基づいた高精度(空間6次、時間4次)の計算コードを開発し、軸対称渦輪同士の衝突問題や渦輪の追い越し・融合問題に適用することにより、これらの問題における音波の発生と伝播の基本的メカニズムを明らかにするとともに、実験結果との定量的一致を得ることにより計算コードの有用性も確認した。つぎにこの計算コードを、衝撃波と渦の干渉問題に適用し、この干渉により反射衝撃波が生成されることにより音波が生成されること、生成された反射衝撃波が再度渦と干渉して次々に新しい反射衝撃波と音波を作り出すことなど、超音速乱流中での音の発生と伝播に関する重要なメカニズムを明らかにすることができた。さらにこの計算コードを流れの中に固体境界が存在する場合に拡張し、一様流中におかれた二次元円柱まわりの流れから発生するエオルス音の場合に適用した。得られた計算結果は揚力や抗力、カルマン渦の放出周波数などこれまでに実験的に得られていた結果と定量的に一致したのみならず、エオルス音はカルマン渦の放出により発生すること、揚力変動とエオルス音の発生は等価な現象であること、揚力の変動周波数とエオルス音の発生周波数はともにカルマン渦の放出周波数に等しいこと、などを明らかにすることができた。またこれ迄音場の予測法として用いられてきたCurleの式の妥当性を本直接解法の結果と比較することにより詳細に検討し、Curleの式はそのままでは音の伝播を正しく予測できないことを指摘し、その改良方法を提案した。さらに円柱に回転や周期的な吹出・吸込を加えることにより、音の発生や伝播方向をある程度人工的に制御できることも見出した。
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