| 研究課題/領域番号 |
22K03902
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 富山大学 |
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研究代表者 |
渡邊 大輔 富山大学, 学術研究部工学系, 講師 (70363033)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 超音速ジェット / マッハ波 / 騒音低減 / 線形安定性解析 / DNS / CFD |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超音速円筒ジェットにおける代表的騒音源であるマッハ波の抑制を達成するため、超音速円筒ジェットが持つ螺旋形の不安定波（ヘリカルモード）のうなりを生じる組み合わせとその非線形発達を利用した広い速度領域に適応する能動的マッハ波抑制手法を提案することを目的とする。特に、低い位相速度を持つ第三ヘリカルモードの特性を利用しジェットの拡散促進によりマッハ波抑制の可能性を探る。目的達成のため、大規模直接数値シミュレーションおよび線形安定性解析を行い、組み合わされたヘリカルモードをジェットに加えることによるマッハ波抑制効果のマッハ数およびレイノルズ数依存性を明らかにし、能動的抑制技術の新たな手法を提案する。
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| 研究実績の概要 |
本年度は異なる振動数のヘリカルモードを組み合わせた流入撹乱のみを上流から与えた超音速ジェットのシミュレーション実行し、うなりによるジェット渦構造の軸対称性の崩れに対する振動数の差の影響の調査を行った。このシミュレーションでは、計算結果の乱流モデルによる影響を避けるため、DNSが実行可能な低レイノルズ数領域（Re_d<5000）を対象としM=2.0のジェットについて調べた。第三ヘリカルモードペアの特性を調べるため，M=2.0, Re_r=2000における超音速円形ジェットにヘリカルモード間に2%の振動数差を与えたDNSを実行し以下のことを確認した。
・ジェットに加えた互いのヘリカルモードペアに振動数差を与えると、下流にねじれた渦構造示すとともに中心速度の低下が抑制され、この傾向は振動数差が大きくなると顕著となる。
・また、ジェット音響場においては，振動数差が大きくなるとジェットから放射される圧力変動が大きくなる傾向を示し，この傾向も同様に振動数差が大きくなるとともに顕著となった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
理由
2022年度使用を予定していた東京大学のスーパーコンピューターシステムの更新があり、解析用シミュレーションコードのチューニングに時間がかかり研究計画より遅れが生じたことが影響し、それに伴い2023年度にも遅れが生じている。
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| 今後の研究の推進方策 |
昨年度に引き続き第一段階で予定していた異なる振動数のヘリカルモードを組み合わせた流入撹乱のみを上流から与えた超音速ジェットのシミュレーションの実行およびうなりによるジェット渦構造の軸対称性の崩れに対する振動数の差の影響を調査する．今年度はさらに、異なる周方向波数のヘリカルモードの組み合わせについても着目し同様に調査を行う。また，第二段階として，乱流ジェットを模擬したランダム撹乱のみのシミュレーションと、ランダム撹乱に異なる振動数・周方向波数のヘリカルモードを組み合わせた撹乱を加えたシミュレーションを実行し比較することにより，ジェットから放射されるマッハ波の低減効果を調査する。このとき、マッハ波低減効果の高いヘリカルモード間の振動数差（または周方向波数の組み合わせ）およびヘリカルモードの振幅を探る。
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