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 |
応募区分 | 一般 |
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 |
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 (2022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 |
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 |
本年度では,これまで確認されたM=2.0 (Mc=1.0), Re=2000の超音速乱流ジェットに,制御用流入撹乱として同一振幅・同一振動数の回転方向が異なる線形不安定なヘリカルモードを組み合わせた速度変動をジェット中心速度の10%の大きさで加えた結果,加えられた低い位相速度を持つ第三ヘリカルモードペアの増幅によりジェットせん断層の拡散が促進すされることによりマッハ波の低減効果を有するという知見に対し,より高いレイノルズ数およびマッハ数におけるジェットから放射されるマッハ波の低減効果の可能性を探るため,線形安定性解析により低速な位相速度を持つ不安定波に対するジェットせん断層厚さに対する影響を調査を行った.線形安定性解析には空間の離散化にフーリエ級数を用いた高精度のスペクトル法を用い計算を行い以下のことを確認した. マッハ数の増加に伴いヘリカルモードペア増幅によるジェットの拡散効果は低下する.また,マッハ数の増加に伴いヘリカルモードペア増幅に伴う拡散時にジェットから放射される圧力変動は大きくなる.すべてのモードが超音速の位相速度となるM=2.4においても,ヘリカルモード周方向波数が大きくなるにつれ位相速度が下がり,ヘリカルモードペア増幅に伴う拡散時にジェットから放射される圧力変動は小さくなる.このことは,高マッハ数において位相速度が超音速となっても,相対的に低い位相速度のヘリカルモードをジェットに加えることにより,マッハ波を低減できる可能性がある.
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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
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。
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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.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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