超音速ジェット中で発生するキャビティ・トーンによるスクリーチ・トーンの制御

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09650187
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 梅田 吉邦 京都大学, 工学研究科, 助手 (30026132)
• 研究分担者: 石井 隆次 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (20026339)
• キーワード: 超音速ジェット / キャビティ・トーン / スクリーチ・トーン / 騒音軽減

研究概要

現在米国を中心に次世代超音速ジェット旅客機の研究開発が行われている。その推進力として用いられる超音速ジェットからは、非常に強力なスクリーチ・トーンが放射される。この音はジェットの周辺部を下流へ移動するコヒーレントな渦構造と大気中を上流へ伝わる音波から成るフィードバック・ループにより超音速ジェットが自励振動する結果として放射される。このような強力な音波の放射は、空港周辺での深刻な騒音公害を生ずるのみならず、航空機の機体の金属疲労破壊をもたらす危険性もあって、安全運行上の観点からも好ましくない。このため、本研究はこのような騒音の軽減を目的として行った。本年度は昨年度の矩形ノズルと矩形キャビティを用いた超音速ジェットから放射される騒音に関する研究に引き続いて、円形ノズルと円形キャビティを用いてスクリーチ・トーンの発生を軽減するための研究を行った。その結果、次のような事柄が見出された。(1)キャビティ・トーンより高い周波数のスクリーチ・トーンの発生が有効に抑制される。(2)キャビティが有るノズルから噴射される超音速ジェットから放射されるスクリーチ・トーンの音圧レベルは、キャビティが無いノズルから噴射される超音速フリー・ジェットから放射されるスクリーチ・トーンの音圧レベルに比べて最大で約30dB低下する。キャビティ・トーンの音圧レベルは、超音速フリー・ジェットからのスクリーチ・トーンの音圧レベルより最大で約20dB低い。(3)キャビティの長さがノズル出口直径の1.2倍のとき、キャビティ・トーンの周波数は11.5kHzと14kHzのどちらかが現れる。11.5kHzの周波数のキャビティ・トーンが3.5以上の噴射圧力比で現れた場合、圧力比が低下すれば14kHzへ周波数が遷移するが、その逆は起こらない。3.5以下の圧力比では、圧力比を低下させた場合に最初に生じた周波数が安定して現れる。等である。

研究成果

• [文献書誌] Y.Umeda and R.Ishii: "Oscillation modes of supersonic multijets" J.Acoust.Soc.America. 101. 3353-3360 (1997)
• [文献書誌] R.Ishii,Y.Umeda,S.Tanimoto,and M.Yuhi: "Generation and Convection of Vortices in Unsteady Supersonic Circular Jet" Proc.Transport Phenomenon in Thermal Science and Process Engineering (Kyoto). 251-255 (1997)
• [文献書誌] R.Ishii,Y.Umeda,M.Yuhi,and M.Saito: "Shock Wave Propagation in Stratified Dusty Gas" proc.JSME International Conference on Fluid Engineering'97 (Tokyo). 1. 407-412 (1997)
• [文献書誌] Y.Umeda and R.ishii: "Reduction of Noise Radiated from Supersonic Jet by interaction between the Screech and Cavity Tones" Proc.ASME,FEDSM'98(Washington D.C.). FEDSM98-5240 245. 1-6 (1998)
• [文献書誌] Y.Umeda,R.Ishii: "Acoustical characteristics of the noise radiated from supersonic multi-jets" Proc.16th international congress on Acoustics and 135th Meeting Acoust.Soc.America(Seattle.Wa.). 4aPAc15. 1967-1968 (1998)