超音速噴流から発生する非線形音響波の発生機構の解明と定量的予測

• 研究課題/領域番号: 25709009
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 東北大学 (2016); 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 (2013-2015)
• 研究代表者: 野々村 拓 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60547967)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 23,270千円 (直接経費: 17,900千円、間接経費: 5,370千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2013年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
• キーワード: 宇宙科学 / 超音速噴流 / 空力音響 / 高解像度数値解析 / 数値流体力学 / 実験流体力学

研究成果の概要

超音速ジェットから発生する音響波の実験および高解像度数値解析を通して高精度な数値解析で何を解像すべきかを明らかにするための研究を行った．実験は音響測定，PIV，シュリーレンを行い，流れ場と音響場の構造を結びつける知見を得た．数値解析は，開発した高解像度数値解析手法を利用し，流体音響場の詳細を明らかにした．これらの結果から，乱流遷移する超音速ジェットの場合はせん断層に8点程度の解像度で乱流遷移の過程を解像することで，攪乱を与えた超音速ジェットの場合はせん断層に20点程度, 周方向に512点の解像度で乱れを適切に解像することで，乱流騒音に対して十分な精度で予測できることがわかった．

研究成果

• [雑誌論文] Characteristic finite-difference WENO scheme for multicomponent compressible fluid analysis: Overestimated quasi-conservative formulation maintaining equilibriums of velocity, pressure, and temperature (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Nonomura and K. Fujii
  • 雑誌名: Journal of Computational Physics 巻: 340 ページ: 358-388
  • DOI: 10.1016/j.jcp.2017.02.054
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Computational Analysis of Compressible Gas-Particle-Multiphase Turbulent Mixing Layer in Euler-Euler Formulation (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Terakado, Y. Nagata, T. Nonomura, K. Fujii, M Yamamoto
  • 雑誌名: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN 巻: 14 号: ists30 ページ: Po_2_25-Po_2_31
  • DOI: 10.2322/tastj.14.Po_2_25
  • NAID: 130006902262
  • ISSN: 1884-0485
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Plate-Angle Effects on Acoustic Waves from Supersonic Jets Impinging on Inclined Plates (2016)
  • 著者名/発表者名: Taku Nonomura, Hironori Honda, Yuki Nagata, Makoto Yamamoto, Seiichiro Morizawa, Shigeru Obayashi, and Kozo Fujii
  • 雑誌名: AIAA Journal 巻: 54 号: 3 ページ: 816-827
  • DOI: 10.2514/1.j054152
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A New Technique for Freestream Preservation of Finite-difference WENO on Curvilinear Grid (2015)
  • 著者名/発表者名: Nonomura, T., Terakado, D., Abe, Y., and Fujii, K.
  • 雑誌名: Computers and Fluids 巻: 107 ページ: 242-255
  • DOI: 10.1016/j.compfluid.2014.09.025
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Computational Prediction of Acoustic Waves from a Subscale Rocket Motor (2014)
  • 著者名/発表者名: Taku Nonomura Seiichiro Morizawa, Shigeru Obayashi, Kozo Fujii
  • 雑誌名: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN 巻: 12 号: ists29 ページ: Pe_11-Pe_17
  • DOI: 10.2322/tastj.12.Pe_11
  • NAID: 130004548632
  • ISSN: 1884-0485
  • 査読あり
• [学会発表] Large eddy simulations of acoustic waves generated from hot and cold supersonic jets at Mach 2.0 (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Nakano, T. Nonomura, A. Oyama, H. Mamori, N. Fukushima, M. Yamamoto
  • 学会等名: 5th Joint Meeting of the Acoustical Society of America and Acoustical Society of Japan
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2016-11-28
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of nozzle geometry effect on supersonic jet noise using schlieren (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ozawa, T. Nonomura, M. Anyoji, A. Oyama, H. Mamori, N. Fukushima, K. Fujii, M. Yamamoto
  • 学会等名: 5th Joint Meeting of the Acoustical Society of America and Acoustical Society of Japan
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2016-11-28
  • 国際学会
• [学会発表] Quantitative evaluation of the acoustic waves generated by a supersonic impinging jet (2016)
  • 著者名/発表者名: D.Kato, T. Nonomura,A. Oyama
  • 学会等名: 5th Joint Meeting of the Acoustical Society of America and Acoustical Society of Japan
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2016-11-28
  • 国際学会
• [学会発表] マッハ2.0の超音速ジェットから発生する音響波の温度効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中野宏章、野々村拓、大山聖、守裕也、福島直哉、山本誠
  • 学会等名: 日本機械学会第94期流体工学部門講演会
  • 発表場所: 山口大学
  • 年月日: 2016-11-12
• [学会発表] Large-scale Computational Aeroacoustic Simulations of a Supersonic Jet (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Nonomura
  • 学会等名: JHPCS’ 16: JARA-HPC Symposium
  • 発表場所: Aachen, Germany
  • 年月日: 2016-10-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Experimnetal Study on the Relationship Between Shear Layer and Acoustic Wave of Supersonic Jet (2016)
  • 著者名/発表者名: Y.Ozawa, T. Nonomura, A. Oyama, H. Mamori, N. Fukushima, K. Fujii, M. Yamamoto
  • 学会等名: 11th European Fluid Mechanics Conference
  • 発表場所: Sevilla, Spain
  • 年月日: 2016-09-12
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of Disturbed Nozzle-exit Boundary Layers on Acoustic Waves from Ideally-expanded Supersonic Jet (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Nonomura, A. Oyama, K. Fujii, K. Morihira, G. Pichon, D. Terakado
  • 学会等名: 22nd AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference
  • 発表場所: Lyon, France
  • 年月日: 2016-05-30
  • 国際学会
• [学会発表] Mach Number Dependence on Sound Sources in High Mach Number Turbulent Mixing Layer (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Terakado, T. Nonomura, A. Oyama, K. Fujii
  • 学会等名: 22nd AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference
  • 発表場所: Lyon, France
  • 年月日: 2016-05-30
  • 国際学会
• [学会発表] 超音速ジェットから発生する音響波に対する入口擾乱の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: B.5.森平光一, Gabriel Pichon, 寺門大毅, 野々村拓, 大山聖, 藤井孝藏
  • 学会等名: 第29回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学, 福岡
  • 年月日: 2015-12-15
• [学会発表] 超音速ジェットのせん断層速度分布とそこから発生する音響波の実験的研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小澤雄太，野々村拓，藤井孝藏，山本誠, 守裕也
  • 学会等名: 日本機械学会第93期流体工学部門講演会
  • 発表場所: 東京理科大，東京
  • 年月日: 2015-11-07
• [学会発表] 高マッハ数域での乱流混合層における音源のマッハ数及び密度比依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 寺門大毅，野々村拓，大山聖，藤井孝藏
  • 学会等名: 日本機械学会第93期流体工学部門講演会
  • 発表場所: 東京理科大，東京
  • 年月日: 2015-11-07
• [学会発表] A Finite Dierence WENO Scheme Maintaining Velocity, Pressure and Temperature Equilibrium in Multicomponent Compressible Fluid Analysis (2015)
  • 著者名/発表者名: Taku Nonomura, Daiki Terakado, and Kozo Fujii
  • 学会等名: 22nd AIAA Computational Fluid Dynamics Conference,
  • 発表場所: Dallas, TX, USA
  • 年月日: 2015-06-22
  • 国際学会
• [学会発表] Linear Stability Analyses and Large Eddy Simulations for Acoustic Wave Generation Mechanism of a Transitional Supersonic Jet (2015)
  • 著者名/発表者名: Taku Nonomura and Kozo Fujii
  • 学会等名: 5th International Conference on Jets, Wakes and Separated Flows
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 2015-06-16
  • 国際学会
• [学会発表] 遷移する超音速ジェットの乱れとそこから発生する音響波の特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野々村拓，藤井孝藏
  • 学会等名: 第46回航空宇宙学会年会講演
  • 発表場所: 東京大学，東京
  • 年月日: 2015-04-16
• [学会発表] Effect of highly disturbed nozzle-exit boundary layers on supersonic round jet noise creation (2015)
  • 著者名/発表者名: Gabriel Pichon, 寺門大毅，野々村拓，藤井孝藏
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会北部支部2015年講演会 ならびに 第16回再使用型宇宙推進系シンポジウム
  • 発表場所: 秋田県能代市
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-17
• [学会発表] 乱流遷移する超音速ジェットからの音響波に対する流入せん断層パラメータの影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野々村拓，渡辺毅，阿部圭晃，藤井孝藏
  • 学会等名: 日本機会学会・第92期流体工学部門講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2014-10-25 – 2014-10-26
• [学会発表] 一様等方性圧縮性乱流における音源項の統計的性質 (2014)
  • 著者名/発表者名: 寺門大毅，野々村拓，佐藤允，青野光，河合宗司，藤井孝藏
  • 学会等名: 日本機会学会・第92期流体工学部門講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2014-10-25 – 2014-10-26
• [学会発表] Compressibility effects on sound source distributions in isotropic compressible turbulence (2014)
  • 著者名/発表者名: Daiki Terakado, Taku Nonomura, Makoto Sato and Kozo Fujii
  • 学会等名: 10th International ERCOFTAC Symposium on Engineering Turbulence Modeling and Measurement
  • 発表場所: Marbella, Spain
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] 一様等方性圧縮性乱流の音源分布 (2014)
  • 著者名/発表者名: 寺門大毅，野々村拓，佐藤允，藤井孝藏
  • 学会等名: 第46回流体力学講演会/第32回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム2014
  • 発表場所: 青森県弘前市
  • 年月日: 2014-07-03 – 2014-07-04
• [学会発表] 乱流遷移する超音速ジェットからの音響波の定量予測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野々村拓，藤井孝藏
  • 学会等名: 第45回日本航空宇宙学会年会講演会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2014-04-10 – 2014-04-11
• [学会発表] 乱流遷移する超音速ジェットからの音響波の定量予測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野々村拓, 藤井孝藏
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会
  • 発表場所: 東京,日本
• [学会発表] A New Technique for Finite Difference WENO with Geometric Conservation Law (2013)
  • 著者名/発表者名: Taku Nonomura, Daiki Terakado, Yoshiaki Abe and Kozo Fujii
  • 学会等名: 21st AIAA Computational Fluid Dynamics Conference
  • 発表場所: San Diego, California
• [学会発表] Effects of Inflow Shear Layer Parameters on a Transitional Supersonic Jet with a Moderate Reynolds Number (2013)
  • 著者名/発表者名: Taku Nonomura, Kozo Fujii
  • 学会等名: 19th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference
  • 発表場所: Berlin, Germany
• [学会発表] Computational Prediction of Acoustic Waves from a Subscale Rocket Motor (2013)
  • 著者名/発表者名: Taku Nonomura, Seiichiro Morizawa, Shigeru Obayashi, Kozo Fujii
  • 学会等名: 29th International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: Aichi, Japan
• [学会発表] Effects of Characteristics of Laminar Shear Layer On the Transitional Supersonic Jet Flows (2013)
  • 著者名/発表者名: Taku Nonomura and Kozo Fujii
  • 学会等名: 4th International Conference on Jets, Wakes and Separated Flows
  • 発表場所: Aichi, Japan
• [学会発表] 乱流遷移する超音速ジェットからの音響場に対する流入せん断層パラメータの影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 野々村拓, 藤井孝藏
  • 学会等名: 日本機械学会
  • 発表場所: 福岡,日本
• [図書] Proceedings of the 5th International Conference on Jets, Wakes and Separated Flows (ICJWSF2015) (2016)
  • 著者名/発表者名: Taku Nonomura and Kozo Fujii
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: Springer