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先進計測と高解像度数値解析を用いた複数超音速噴流の予測モデル構築

研究課題

研究課題/領域番号 17H03473
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 航空宇宙工学
研究機関東北大学

研究代表者

野々村 拓  東北大学, 工学研究科, 准教授 (60547967)

研究分担者 芳賀 臣紀  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (30646930)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2018年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
キーワード流体力学 / 超音速流れ / 空力音響学 / 粒子画像速度計測法 / シングルピクセル解像度 / 超音速噴流 / 先進流体計測 / 高解像度数値流体解析 / 空力音響 / 非定常流体 / 非定常流体力学
研究成果の概要

本課題で実施した1)計測技術の高解像度化, 2)超音速ジェットのレイノルズ数効果の解明,3)複数超音速噴流の空力音響場の解明,4)複数超音速ジェットの音響場のモデル化,の研究成果をそれぞれ示す.1)シングルピクセル解像度PIVを超音速流に適用し,同解像度のシュリーレン速度計測法を新たに提案した.2)レイノルズ数100,000と1,000,000において乱流遷移の有無により空力音響場が大きく変化することを示した.3)複数超音速噴流から発生する音響波は基本的に遮蔽効果で弱められるが干渉が生ずるために特定の角度・周波数で強められることを示した.4)結果をデータベース化し音響場の予測に使える形にした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

小型のロケットエンジンの複数搭載化は現状でのロケット開発のトレンドであり,このような場合におけるロケットエンジンからの騒音予測はロケットに搭載する人工衛星や宇宙飛行士の安全のため非常に重要である.この問題は個々のエンジンの小型化によるレイノルズ数効果の影響と複数噴流の影響を含んでおり,これらはそれぞれ学術的な研究項目である.これらを切り分けてそれぞれの効果を説明したことに学術的な大きな貢献がある.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Effect of the Reynolds number on the aeroacoustic fields of a transitional supersonic jet2020

    • 著者名/発表者名
      Ozawa Y.、Nonomura T.、Oyama A.、Asai K.
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 32 号: 4 ページ: 046108-046108

    • DOI

      10.1063/1.5138195

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-pixel resolution velocity/convection velocity field of a supersonic jet measured by particle/schlieren image velocimetry2020

    • 著者名/発表者名
      Ozawa Yuta、Ibuki Takuma、Nonomura Taku、Suzuki Kento、Komuro Atsushi、Ando Akira、Asai Keisuke
    • 雑誌名

      Experiments in Fluids

      巻: 61 号: 6 ページ: 1-18

    • DOI

      10.1007/s00348-020-02963-1

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large eddy simulation of acoustic waves generated from a hot supersonic jet2019

    • 著者名/発表者名
      T. Nonomura, H. NakanoY. OzawaD. TerakadoM. YamamotoK. FujiiA. Oyama
    • 雑誌名

      Shock Waves

      巻: 0 号: 8 ページ: 1-22

    • DOI

      10.1007/s00193-019-00895-2

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of acoustic wave propagation pattern of a supersonic jet using frequency-domain POD2018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Ozawa, Taku Nonomura, Masayuki Anyoji, Hiroya Mamori, Naoya Fukushima, Akira Oyama, Kozo Fujii, and Makoto Yamamoto
    • 雑誌名

      Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences

      巻: 61 号: 6 ページ: 281-284

    • DOI

      10.2322/tjsass.61.281

    • NAID

      130007504918

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of Acoustic Wave Propagation Pattern of a Supersonic Jet using Frequency-domain POD2018

    • 著者名/発表者名
      Y.Ozawa, T. Nonomura, M. Anyoji, A. Oyama, H. Mamori, N. Fukushima, K. Fujii, M. Yamamoto
    • 雑誌名

      Transaction of Japan Society for Aeronautical and Space Sciences

      巻: 印刷中

    • NAID

      130007504918

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Estimation of the shear layer velocity fluctuation in a supersonic jet with single-pixel resolution2019

    • 著者名/発表者名
      Takuma Ibuki, Yuta Ozawa, Taku Nonomura,Keisuke Asai
    • 学会等名
      15th International Conference on Fluid Control, Measurements and Visualization
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental Investigation of Reynolds Number Effect on the Aeroacoustics Fields of a Supersonic Jet2019

    • 著者名/発表者名
      Yuta Ozawa,Taku Nonomura,Akira Oyama and Makoto Yamamoto
    • 学会等名
      25th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超高空間解像度PIV計測による超音速噴流の 速度変動の推定2019

    • 著者名/発表者名
      伊吹卓真,小澤雄太,野々村拓,浅井圭介
    • 学会等名
      第51回流体力学講演会/第37回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 超音速ツインジェットから発生する乱流騒音に対するノズル間距離の影響2019

    • 著者名/発表者名
      小澤雄太, 野々村拓,浅井圭介
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Comparison of Time-Averaged Supersonic Jet Profile Acquired by Particle Image Velocimetry and Shadowgraph Velocimetry Using Single Pixel Ensemble Correlation2019

    • 著者名/発表者名
      Yuta Ozawa, Taku Nonomura and Keisuke Asai
    • 学会等名
      AIAA Scitech 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Shear Layer Profiles of a Transitional Supersonic Jet with High Spatial Resolution Obtained by Single-pixel PIV2018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Ozawa, Taku Nonomura, Akira Oyama, Hiroya Mamori, Naoya Fukushima, Makoto Yamamoto
    • 学会等名
      第50回流会力学講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超音速噴流騒音の周波数領域固有直交分解解析2018

    • 著者名/発表者名
      小澤雄太,野々村拓,安養寺正之,大山聖,藤井孝藏,山本誠
    • 学会等名
      第38回流力騒音シンポジウム発表
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Effects of the shear layer growth rate on the supersonic jet noise2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Ozawa, T. Nonomura, A. Oyama, H. Mamori, N. Fukushima, M. Yamamoto
    • 学会等名
      The 70th Annual Meeting of the American Physical Society Division of Fluid Dynamics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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