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キャビティ音制御をめざし乱流中に強い変動を導入する装置の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16360087
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関東北大学

研究代表者

福西 祐  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60189967)

研究分担者 伊澤 精一郎  東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (90333856)
井上 督  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (00107476)
井門 敦志  (財)鉄道総合技術研究所, 技術開発事業本部, 主任研究員
研究期間 (年度) 2004 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
15,740千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 840千円)
2007年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2006年度: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2005年度: 5,000千円 (直接経費: 5,000千円)
2004年度: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
キーワード流体 / 流体工学 / ピエゾ素子 / 空力音 / キャビティ / 流れの制御 / 数値シミュレーション
研究概要

本研究が目的としたのは,流れ場から発生する空力騒音を低減させるために、流れ場を効率よく能動的に制御することのできるデバイスを開発することであった.
撹乱に対する受容性の最も高いキャビティ上流端に設けたスリットからシンセティックジェットを吹き出す方法によりスパン方向の位相を制御することで,キャビティ音の低減を試みた.まずスピーカーと共鳴器からなる制御ユニットを試作し,その効果の検証を行ったところ,共鳴箱の長さが音波の半波長の場合に共鳴効果が得られ,圧力変動の腹の位置にスロットがある場合に強いジェットが発生できることがわかった.この制御ユニットでは印加する音波の周波数を調整することで,特定の周波数を持つキャビティ音を効率的に低減することができた.また,さらなる高効率化を図るため,自励振動流体デバイスであるフルイディクスを利用した制御システム(変動励起ユニット)を構築し,キャビティ音の抑制を行った.フルイディクスに導入する流量を調整することで自励振動の周波数を変化させることができるため,この制御システムもまたキャビティ音が有する特定の周波数に併せて選択的に制御を行うことができた.この制御システムにより,層流の場合のみならず,乱流の場合に発生するキャビティ音も抑制することに成功した.いずれの制御の場合も,その騒音低減効果はせん断層を上方に持ち上げることで下流端への衝突頻度を減らすというシンセティックジェット自身によるせん断層偏向効果ではなく,スパン方向にジェットの位相を制御した結果であることを確認した.
本研究によって考案された制御システムを用いた効率的なキャビティ音抑制法は世界的に見ても前例がなく,実際に得られた抑制効果も大きいため,非常に重要な意義を持つと自己評価している.

報告書

(5件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2008 2007 2006 2005 2004

すべて 雑誌論文 (31件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (17件)

  • [雑誌論文] Vortex Shedding from a Circular Cylinder of Finite Length at Low Reynolds Numbers2008

    • 著者名/発表者名
      O. Inoue
    • 雑誌名

      Physics of Fluids 20(印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vortex Shedding from a Circular Cylinder of Finite Length at Low Reynolds Numbers2008

    • 著者名/発表者名
      O. Inoue
    • 雑誌名

      Physics of Fluids Vol. 20, No. 2(In press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Beat of Sound Generated by Flow past Three Side-by-side Square Cylinders2007

    • 著者名/発表者名
      O. Inoue
    • 雑誌名

      Physics of Fluids 19

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Beat of Sound Generated by Flow past Three Side-by-side Square Cylinders2007

    • 著者名/発表者名
      O. Inoue
    • 雑誌名

      Physics of Fluids Vol. 19, No. 4

      ページ: 48102-48102

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of Static Control Device on Suppression of Cavity Noise2007

    • 著者名/発表者名
      S.Izawa
    • 雑誌名

      Journal of Environment and Engineering (発行中)

    • NAID

      130000076846

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Sound Suppression of Laminar Separating Flow over Cavity2006

    • 著者名/発表者名
      S. Izawa
    • 雑誌名

      JSME International Journal 49

      ページ: 1092-1097

    • NAID

      110004850807

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Initial Condition on the Sound Generation by Flow past a Rotary-Oscillating Circular Cylinder2006

    • 著者名/発表者名
      O. Inoue
    • 雑誌名

      Physics of Fluids 18

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aeolian Tones Radiated from Flow past Two Square Cylinders in a Side-by-side Arrangement2006

    • 著者名/発表者名
      O. Inoue
    • 雑誌名

      Physics of Fluids 18

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aeolian Tones Radiated from Flow past Two Square Cylinders in Tandem2006

    • 著者名/発表者名
      O. Inoue
    • 雑誌名

      Physics of Fluids 18

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] キャビティ騒音および遷移境界層制御の試み2006

    • 著者名/発表者名
      福西 祐
    • 雑誌名

      ながれ, 日本流体力学会誌 25

      ページ: 119-126

    • NAID

      110004735580

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Sound Suppression of Laminar Separating Flow over Cavity2006

    • 著者名/発表者名
      S. Izawa
    • 雑誌名

      JSME Internationlal Journal Vol. 49, No. 4

      ページ: 1092-1097

    • NAID

      110004850807

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of Initial Condition on the Sound Generation by Flow past a Rotary-Oscillating Circular Cylinder2006

    • 著者名/発表者名
      O. Inoue
    • 雑誌名

      Physics of Fluids Vol. 18, No. 11

      ページ: 118106-118106

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Aeolian Tones Radiated from Flow past Two Square Cylinders in a Side-by-side arrangement2006

    • 著者名/発表者名
      O. Inoue
    • 雑誌名

      Physics of Fluids Vol. 18, No. 4

      ページ: 46104-46104

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Aeolian Tones Radiated from Flow past Two Square Cylinders in Tandem2006

    • 著者名/発表者名
      O. Inoue
    • 雑誌名

      Physics of Fluids Vol. 18, No. 4

      ページ: 46101-46101

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Flow Controlling Attempts against a Sound Generating Cavity Flow and a Transitional Boundary Layer2006

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukunishi
    • 雑誌名

      Nagare Vol. 25

      ページ: 119-126

    • NAID

      110004735580

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Sound Suppression of a Laminar Separating Flow over a Cavity2006

    • 著者名/発表者名
      S.Izawa
    • 雑誌名

      JSME International Journal 49・4

      ページ: 1092-1097

    • NAID

      110004850807

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Active control of an aerodynamic noise generating flow2006

    • 著者名/発表者名
      S.Izawa
    • 雑誌名

      EUROMECH Fluid Mechanics Conference 6 (EFMC6)

      ページ: 261-261

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] キャビティ騒音および遷移境界層制御の試み2006

    • 著者名/発表者名
      福西 祐
    • 雑誌名

      日本流体力学会誌 25・2

      ページ: 119-126

    • NAID

      110004735580

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 共振現象を利用したデバイスによるキャビティ音の能動制御2006

    • 著者名/発表者名
      前原 翔太
    • 雑誌名

      日本機械学会2006年度年次大会講演論文集 7

      ページ: 85-86

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 静的制御デバイスによる空力キャビティ音抑制効果2005

    • 著者名/発表者名
      伊澤 精一郎
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B編 71

      ページ: 1377-1382

    • NAID

      130004225476

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Static Control Device on Suppression of Cavity Noise2005

    • 著者名/発表者名
      S. Izawa
    • 雑誌名

      Trans. of the Japan Soc. of mechanical Engineers Vol. 71, 705

      ページ: 1377-1382

    • NAID

      130000076846

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 層流剥離するキャビティ流れから発生する空力騒音の受動制御2005

    • 著者名/発表者名
      小林 勝男, 米田 広, 伊澤 精一郎, 熊 鰲魁, 福西 祐
    • 雑誌名

      日本流体力学会年会講演論文集 (CD-ROM)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Sound Suppression of a Laminar Separating Flow over a Cavity2005

    • 著者名/発表者名
      S.Izawa, H.Maita, O.Terashima, A.K.Xiong, Y.Fukunishi
    • 雑誌名

      International Conference on Jets, Wakes and Separated Flows

      ページ: 557-565

    • NAID

      110004850807

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Transition Control in a Flat-plate Boundary Layer2005

    • 著者名/発表者名
      S.Izawa, T.Sakai, A.Inasawa, A.K.Xiong, Y.Fukunishi
    • 雑誌名

      Sixth IUTAM Symposium on Laminar-Turbulent Transition (印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of a New Device to Control Oblique Waves in Transitional Boundary Layers2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Fukunishi, S.Izawa, K.Morita
    • 雑誌名

      Fluid Dynamics Research 36・1

      ページ: 9-22

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 静的制御デバイスによる空力キャビティ音抑制効果2005

    • 著者名/発表者名
      伊澤 精一郎, 黒田 将史, 井門 敦志, 福西 祐
    • 雑誌名

      目本機械学会論文集B編 (印刷中)

    • NAID

      130004225476

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A Novel Application of Curle's Acoustic Analogy to Aeolian Tones in Two Dimensions2004

    • 著者名/発表者名
      N. Hatakeyama
    • 雑誌名

      Physics of Fluids 16

      ページ: 1297-1304

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Novel Application of Curle''s Acoustic Analogy to Aeolian tones in Two Dimensions2004

    • 著者名/発表者名
      N. Hatakeyama
    • 雑誌名

      Physics of Fluids Vol. 16, No. 5

      ページ: 1297-1304

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Reduction of Aerodynamic Noise Induced by Flow over a Cavity2004

    • 著者名/発表者名
      S.Izawa, M.Kuroda, A.K.Xiong, Y.Fukunishi
    • 雑誌名

      XXI International Congress of Theoretical and Applied Mechanics (CD-ROM)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A Novel Application of Curle's Acoustic Analogy to Aeolian Tones in Two Dimensions2004

    • 著者名/発表者名
      N.Hatakeyama, O.Inoue
    • 雑誌名

      Physics of Fluids 16・5

      ページ: 1297-1304

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 受動制御中の層流はく離しているキャビティ流れの空力音抑制メカニズムの解明2004

    • 著者名/発表者名
      米田 広, 渡辺 貴洋, 伊澤 精一郎, 熊 鰲魁, 福西 祐
    • 雑誌名

      日本機械学会年次大会講演論文集 Vol.7

      ページ: 49-50

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [学会発表] Study of Wind noise Emitted from a Wet Rod2008

    • 著者名/発表者名
      M. Satake
    • 学会等名
      43th Tohoku Branch JSME
    • 発表場所
      Sendai
    • 年月日
      2008-05-15
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 濡れた円柱から発生する風切り音に関する研究2008

    • 著者名/発表者名
      佐竹 正俊
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部第43期総会・講演会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2008-03-15
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 粒子法によるフルイディクス内非定常流れの数値シミュレーション2007

    • 著者名/発表者名
      金子正樹
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部第43期秋季講演会
    • 発表場所
      一関
    • 年月日
      2007-09-25
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] DNS of Aeolian Tones by a Highly-Accurate Finite Difference Method2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Suzuki
    • 学会等名
      10th International Conference on Numerical Grid Generation in Computational Field Simulations(ISGG)
    • 発表場所
      Crete, Greece
    • 年月日
      2007-09-16
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 3-D DNS of Vortex Sound by a Finite Difference Method with an L-Grid System2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakashima
    • 学会等名
      10th International Conference on Numerical Grid Generation in Computational Field Simulations(ISGG)
    • 発表場所
      Crete, Greece
    • 年月日
      2007-09-16
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] フルイディクスを応用したキャビティ音の能動制御2007

    • 著者名/発表者名
      三浦 聡允
    • 学会等名
      日本機械学会2007年 年次大会
    • 発表場所
      吹田
    • 年月日
      2007-09-10
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Active control of cavity noise utilizing fluidic oscillator2007

    • 著者名/発表者名
      T. Miura
    • 学会等名
      The Japan Society of Mechanical Engineering 2007
    • 発表場所
      Suita
    • 年月日
      2007-09-10
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Three-Dimensional DNS of Sound Generated by Oblique Collision of Vortex Rings2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakashima
    • 学会等名
      13th AIAA/CEAS Aeroacoustic Conference
    • 発表場所
      Rome, Italy
    • 年月日
      2007-05-21
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 共振現象を利用したデバイスによるキャビティ音の能動制御2006

    • 著者名/発表者名
      前原 翔太
    • 学会等名
      日本機械学会2006年度年次大会
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      2006-09-18
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Active Control of Cavity Noise by a Device Utilizing Resonance2006

    • 著者名/発表者名
      S. Maehara
    • 学会等名
      2006 JSME Annual Meeting
    • 発表場所
      Kumamoto
    • 年月日
      2006-09-18
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Active control of an aerodynamic noise generating flow2006

    • 著者名/発表者名
      S. Izawa
    • 学会等名
      EUROMECH Fluid Mechanics Conference 6
    • 発表場所
      KTH (Stockholm), Sweden
    • 年月日
      2006-06-26
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Active control of an aerodynamic noise generating flow2006

    • 著者名/発表者名
      S. Izawa
    • 学会等名
      EUROMECH Fluid Mechanics Conference 6 (EFMC6)
    • 発表場所
      Stockholm, Sweden
    • 年月日
      2006-06-26
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Sound Suppression of a Laminar Separating Flow over a Cavity, (ICJWSF2005)2005

    • 著者名/発表者名
      S. Izawa
    • 学会等名
      Int. Conf. on Jets, Wakes and Separated Flows
    • 発表場所
      Toba, Japan
    • 年月日
      2005-10-05
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Sound Suppression of a Laminar Separating Flow over a Cavity2005

    • 著者名/発表者名
      S. Izawa
    • 学会等名
      Int. Conf. on Jets, Wakes and Separated Flows (ICJWSF2005)
    • 発表場所
      Toba, Japan
    • 年月日
      2005-10-05
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Flow Controlling Attempts against a Sound Generating Cavity Flow and a Transitional Boundary Layer2005

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukunish
    • 学会等名
      6th Symposium on Smart Control of Turbulence
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2005-03-06
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Aerodynamic Cavity Noise Reduction by Passive Control2004

    • 著者名/発表者名
      S. Izawa
    • 学会等名
      Fourth International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2004-11-11
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Aerodynamic Cavity Noise Reduction by Passive Control2004

    • 著者名/発表者名
      S. Izawa
    • 学会等名
      Fouth International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2004-11-11
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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