カルマン渦が誘起する圧力変動の騒音への変換機構に関する研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03650149
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 深野 徹 九州大学, 工学部, 教授 (60037968)
• 研究分担者: 角口 勝彦 九州大学, 工学部, 助教授 (60194867) ; 林 秀千人 長崎大学, 工学部, 助教授 (10173022)
• キーワード: 騒音 / カルマン渦 / 離散周波数音 / 広帯域騒音 / 回転流場 / 一様流場

研究概要

本研究では、一様流中に厚みの異なる2種類のNACA対称翼08と15翼を設定する場合と、平板翼を回転させた場合、との2種類の実験を行い、各翼の後流における速度変動特性や流動様相と発生騒音との関連について検討した。得られた結果は5つの論文にとりまとめられ、その概要は以下のとおりである。1.翼厚が厚い15翼では迎え角が5ﾟ程度まで離散周波数騒音(DFN)が発生し、それ以上の迎え角では発生しない。この時流れは圧力面上の後縁のすぐ上流ではく離し、後縁直後でカルマン渦列が形成される。これがDFN発生の原因となっている。2.薄翼の08翼では圧力面側では逆圧力こう配が強い部分が無く、流れははく離しないが、負圧面側では先端が鋭いため、小さな迎え角でも先端近傍からはく離し、DFNが発生する。3.迎え角θ=0の時は15翼は翼後端近傍で逆圧力こう配が強いためはく離して、DFNが発生する。4.08翼では流れは後縁からかなり下流で周期的な流れの変動が誘起されるが、DFNは発生しない。これは翼後縁まで流れが付着しているためで、この事実は著者らが前から主張しているようにDFNの発生のためには次の三つの条件、a:物体直後の大規模死水域の存在、b:逆符号の循環から成る二つの強いせん断層の存在、c:二つのせん断層の対称性、が必要であることを再確認するもので、TAMによって提案されたDFN発生のモデルを否定している。5.回転場では主流は翼スパン方向にせん断流れとなっているが、一様場における速度の周期的変動現象の発生とDFNとの関係はこの場合も基本的に成立している。6.回転場で観測される騒音のスペクトルは広帯域分布をしているが、その周波数と音圧レベルは、各翼高さ点における局所のカルマン渦放出による周期的速度変動によって生じるDFNが積分された結果である、とするモデルによって理論的に予測が可能である。

研究成果

• [文献書誌] 深野 徹,福原 稔,松尾 哲,林 秀千人: "回転する単独平板翼の後流に関する研究(第2報,迎え角が小さい場合の流動様相に与える先端すきまの影響)" 日本機械学会論文集(B編). 57-535. 891-897 (1991)
• [文献書誌] 深野 徹,福原 稔,磯部 浩,広中 康生,林 秀千人: "回転する単独平板翼の後流に関する研究(第3報,速度の周期変動現象に及ぼす後縁形状の影響)" 日本機械学会論文集(B編). 58-551. 2087-2092 (1992)
• [文献書誌] Fukano,T.,Hayashi,H.,Isobe,H.,Hironaka,Y.& Fukuhara.M..: "Periodic Velocity Fluctuation in the Near Wake of a Rotating Flat-Plate Blade and its Roll in the Generation of Turbulent Noise" ACOUSTICAL EFFECTS IN FSI (ASME WAM). 4. 1-14 (1992)
• [文献書誌] 林 秀千人,深野 徹: "一様流中のNACA対称翼から発生する離散周波数騒音に関する実験的研究(翼厚による発生機構の差異)" 日本機械学会論文集(B編).
• [文献書誌] 深野 徹,濱川 洋充,林 秀千人,猿渡 博孝: "回転する単独平板翼から発生する広帯域騒音のスペクトル密度分布の予測に関する研究" 日本機械学会論文集(B編).