騒音発生のメカニズムとその防止対策に関する流体力学的研究

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06452172
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 井上 督 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (00107476)
• 研究分担者: 坪田 誠 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (10197759) ; 佐宗 章弘 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (40215752) ; 早瀬 敏幸 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (30135313)
• キーワード: ヘリコプタ騒音 / 渦制御 / 乱流噴流 / 流体制御 / トンネル騒音 / 新幹線騒音 / 超流動ヘリウム / 量子渦

研究概要

井上は、ヘリコプタ・ロータまわりの圧縮性流れの計算コードを開発し、流れ場に適用することにより実験値と良く一致する結果を得た。ホバリング時のみならず前進、上下運動時の渦と衝撃波の特性についても新しい知見を得た。また円柱まわりの三次元非圧縮性ナビエ・ストークスコードを開発中であり、その有効性について検討中である。早瀬は、流体制御機器等の内部流れの不安定性に起因する騒音を対象として、数値解析による検討を行った。管オリフィスおよびスプール弁を通過する比較的低レイノルズ数の非定常流を取り上げ、数値解析を行うための計算コードを作成し流れ場に適用することにより、基本的な管路内絞りを通過する乱流噴流における渦の挙動と音圧との関連を明らかにするための基礎データを得た。さらに、情報機器の基本構成要素である回転するポリゴンミラー周囲の乱流場による流体関連振動、生体における血管内流れの不安定振動などについても検討し、渦の挙動に関する新しい知見を得た。佐宗は、新幹線騒音問題と関連して自由飛行体発射装置を用いた実験を行ない、高速走行する物体から発生する騒音に関する知見を得た。坪田は、管内を流れる超流動ヘリウムに対し、熱的および音響的揺導が加えられたときの複数の量子渦の相互作用運動、および壁面効果を、数値解析により明らかにした。特に、ピン止めされた量子渦が移動する臨界熱流速の温度依存性を求め、既存の実験結果との良い一致を見た。その結果は当研究において用いられている数値解析法の有用性を実証するものである。全般的にほぼ当初の研究計画どうりに進行しているといってよいと判断される。特に開発又は改良された計算コードによる計算結果は実験結果と多くの場合良い一致を示しており、得られた結果の信頼性の高さを示している。購入された設備備品はプログラムの作成、得られたデータの処理・保存に有効に利用されている。

研究成果

• [文献書誌] T.Yamazaki,T.Bisaka and O.Inoue: "Control of Wakes around a Two-Dimensional Cylinder" Proceedings of the 3rd JSME-KSME Fluids Engineering Conference. 583-588 (1994)
• [文献書誌] N.Uchiyama and O.Inoue: "Numerical Study of Helicopter Rotor Flowfield" Proceedings of the 3rd JSME-KSME Fluids Engineering Conference. 737-741 (1994)
• [文献書誌] O.Inoue,T.Bisaka and T.Yamazaki: "Numerical Simulation of Forced Wakes around a Cylinder" Proc.Int'l Symp. on Turbulence,Heat and Mass Transfer. 2041-2046 (1994)
• [文献書誌] 山本研二,井上督: "遺伝的アルゴリズムによる空力設計" 第8回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 157-160 (1994)
• [文献書誌] 服部裕司,内山直樹,井上督: "衝撃波と渦の干渉現象の可視化" 第8回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 779-782 (1994)
• [文献書誌] 山崎輝幸,井上督: "円柱後流の渦構造" 第8回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 423-426 (1994)
• [文献書誌] 早瀬敏幸: "管オリフィス流れの過度特性に関する数値解析(第2報,定常流にステップ状の圧力変化を与えた場合)" 日本機械学会論文集(B編). 60巻569号. 78-84 (1994)
• [文献書誌] 早瀬敏幸: "Numerical Analysis of Transient Flow through a Pipe Orifice:Time Constant for the Settling Flow" Proceedings of 3rd JAME-KSME Fluids Engineering Conference. 277-282 (1994)
• [文献書誌] 早瀬敏幸: "情報機器用ポリゴンミラーの負荷トルクに関する基礎的研究(第1報,3次元非定常数値解析)" 日本機械学会論文集(C編). 60巻576号. 2679-2683 (1994)
• [文献書誌] 早瀬敏幸: "情報機器用ポリゴンミラーの負荷トルクに関する基礎的研究(第3報,変動トルクの周波数解析)" 日本機械学会第72期全国大会講演会講演論文集. No.940-30 Vol.4,. 647-649 (1994)
• [文献書誌] 早瀬敏幸: "油圧サーボ系に発生する微小スティックスリップ振動" 日本油空圧学会秋期油空圧講演会講演論文集. 137-140 (1994)
• [文献書誌] 早瀬敏幸: "スプール弁の動特性に関する数値解析" 計測自動制御学会第9回流体制御シンポジウム講演論文集. 1-6 (1994)
• [文献書誌] 内山直樹,井上督: "ヘリコプタ・ブレ-ドまわりの流れ場のCFD的研究" 第8回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 435-438 (1994)
• [文献書誌] 山崎輝幸,井上督: "円柱後流の人工制御とKarman渦列の再配列" 第5回計算流体力学シンポジウム講演要旨集. 3-3 (1994)
• [文献書誌] 昆沙賀徹,井上督: "周期擾乱によるはく離流れの人工制御に関する数値的研究" 日本航空宇宙学会北部支部1994年講演会論文集. 51-54 (1994)
• [文献書誌] 井上督,藺牟田正吾,高山和喜: "Log-Spiral型ダクト内の衝撃波収束と渦の形成" 平成5年度衝撃波シンポジウム講演論文集. 21-24 (1994)
• [文献書誌] 服部裕司,内山直樹,井上督: "90°コーナーを回折する衝撃波の可視化" 可視化情報仙台講演会講演論文集. 39-42 (1994)
• [文献書誌] A.Sasoh: "Simple formulation of magnetoplasmadynamic acceleration" Physics of Plasma. Vol.1,No.3. 464-469 (1994)
• [文献書誌] A.Sasoh,K.Takayama: "Characterization of disturbance propagation in weak shock-wave reflections" Journal of Fluid mechanics. Vol.277. 331-345 (1994)
• [文献書誌] 佐宗章弘,小野寺収,高山和喜,金子良一,松井良博: "トンネルソニックブームの軽減法に関する実験的研究B" 日本機械学会論文集(B)編. 60巻580号. 4112-4118 (1994)
• [文献書誌] M.Tsubota: "Capacity of A Pinning Site for Trapping Quantized Vortices in Superfluid^4He" Physical Review B. 50. 579-581 (1994)
• [文献書誌] M.Tsubota: "Magnetic Soliton Lattice in U2D2 ^3He" Physica B. 194-196. 931-932 (1994)
• [文献書誌] M.Tsubota and S.Maekawa: "Dynamics of Two Quantized Vortices on a Pinning Site" Physica B. 194-196. 721-722 (1994)
• [文献書誌] 早瀬敏幸: "スプール弁内の非定常流に関する数値解析" 日本機械学会論文集(B編). 61巻584号(発表予定). (1995)
• [文献書誌] 早瀬敏幸: "Numerical Analysis of Transient Flow through a Pipe Orifice(Time Constant for Settling Flow)" JSME International Journal. Vol.38,No.2,B(発表予定). (1995)
• [文献書誌] A.Sasoh,O.Onodera and K.Takayama: "Scaled train tunnel somulator for weak shock wave generation experiment" Review of Scientific Instruments. Vol.65,No9. 3000-3004 (1994)
• [文献書誌] 佐宗章弘,小野寺収,高山和喜,金子良一,松井良博: "高速列車のトンネル突入による衝撃波発生に関する実験" 日本機械学会論文集(B)編. 60巻575号. 2307-2314 (1994)
• [文献書誌] A.Sasoh: "Dynamics of electromagnetic/static/thermal hybrid space propulsion devices" Simulation and Design of Applied Electromagnetic Systems. 717-720 (1994)
• [文献書誌] A.Sasoh: "Generalized Hall Acceleration" Journal of Propulsion and Power. Vol.10,No.2. 251-254 (1994)
• [文献書誌] 坪田誠,富田幸雄,嶋章,鹿野一郎,長根一宏,松岡敬: "加圧液体窒素中のレーザー生成気泡の挙動" 日本機械学会第72期全国大会講演論文集. 2. 301-303 (1994)
• [文献書誌] 坪田誠,米陀英毅: "超変動ヘリウムにおける流れ場中の量子渦と壁面相互作用" 日本機械学会第72期全国大会講演論文集. 2. 315-317 (1994)
• [文献書誌] 坪田誠,米陀英毅: "回転超流動^4Heにおける量子渦の運動" 日本物理学会講演概要集1994年秋の分科会. 3. 258- (1994)
• [文献書誌] 坪田誠,米陀英毅: "回転超流動における量子渦格子の形成" 日本物理学会講演概要集第50回年会. (発表予定). (1995)
• [文献書誌] 長根一宏,富田幸雄,坪田誠,三浦紀重,松岡敬,豊田伸一: "レーザフォーカスによる液体窒素中での気泡の初生と急速膨張" 日本機械学会東北支部第30期講演会講演論文集. (発表予定). (1995)
• [文献書誌] M.Tsubota and S.Maekawa: "Capture of Two Quantized Vortices by a Pinning Site" Physica B. 194-196. 723-724 (1994)
• [文献書誌] Y.Tomita,A.Shima,T.Tsubota and I.Kano: "An Experimental Investigation on Bubble Motion in Liquid Nitrogen" Proc.of 2nd Int'l Symp.on Cavitation. 311-316 (1994)
• [文献書誌] 坪田誠,富田幸雄,嶋章,鹿野一郎: "加圧液体窒素中におけるレーザ生成気泡の挙動" 日本機械学会論文集(B)編. 61. 365-371 (1995)
• [文献書誌] M.Tsubota and H.Yoneda: "Dynamics of Quantized Vortices under an Applied Flow in Superfluid Helium" Proc.4th ASME-JSME Thermal Engineering Joint Conference. (発表予定). (1995)
• [文献書誌] M.Tsubota and S,Maekawa: "Collision of Quantized Vortices in Superfluid Helium and Effect of Applied Superflow" JSME International Journal. (発表予定). (1995)
• [文献書誌] 坪田誠,米陀英毅: "超流動^4Heにおける量子渦糸のピンニングIII" 日本物理学会講演概要集第49回年会. 3. 395- (1994)