非定常超音速噴流における騒音発生に関する研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11650191
• 研究機関: 東京電機大学
• 研究代表者: 岩本 順二郎 東京電機大学, 工学部, 教授 (50057212)
• 研究分担者: 遠藤 正樹 東京都立工業高等専門学校, 助教授 (80259837)
• キーワード: 脈動流れ / 衝撃波 / 数値シミュレーション / シュリーレン法 / シャドウグラフ法 / 圧縮波 / うず輪 / 騒音

研究概要

往復式内燃機関の排気管や往復式圧縮機に接続する管内の流れのように、配管系内の周期的な流れ場において、衝撃波とその背後に続く圧縮波が弁、ノズル、オリフィス等の種種の管要素を通過する際、不足膨張噴流の生成・減衰が起こり、きわめて複雑な流れ場が形成される.また、このような流れ場と、その後に生じる衝撃波の干渉が繰り返し行われている.このような流れ場を外部要因を減らし、できるだけ単純化して実験的にシミュレートするために、二台の衝撃波管を、集合管を用いて一本の管に接続することにより、その管内に上述の周期的な流れ場の一周期に相当する流れ場を再現した.このシミュレーションにより、様々な条件下での実験が可能となり、流れ場の細部構造を容易に把握することができた.
このような流れ場をシャドウグラフ法およびシュリーレン法により可視化し、同時に騒音計により時系列データとして音圧の計測を行った.この音圧のデータからウェーブレット解析により得られた結果と、可視化結果の画像データ解析結果と比較することにより騒音発生のメカニズムを考察した.また、このような流れ場をすでに構築された数値計算スキーム(TVD法)を用いて、衝撃波が開口端より大気中に放出する際に、その背後に形成される流れ場とその後に発生する衝撃波との相互干渉の様子を数値的にシミュレートした。この結果と実験結果を比較することによって、騒音の一要因である連続的に発生する圧力波の特性が解明され、騒音発生のメカニズムに関する新たな知見が得られた.

研究成果

• [文献書誌] 遠藤正樹,岩本順二郎: "非定常渦輪内に生じる衝撃波に関する研究"流体科学講演会講演論文集. No.19. 14-14 (2000)
• [文献書誌] 遠藤正樹,岩本順二郎: "非定常噴流内に形成される衝撃波に関する研究"日本機械学会2000年度年次大会講演論文集. IV. 109-110 (2000)
• [文献書誌] 村田健一郎,遠藤正樹,岩本順二郎: "噴流と衝撃波の干渉によって誘起される流水場に関する研究"日本機械学会第37期総会・講演会講演論文集. No.007-1. 265-266 (2000)
• [文献書誌] Endo,M.and Iwamoto,J.: "A Study on Structure of Unsteady Jet"Research Reports of Tokyo Metropolitan College of Engineering. No.35. 5-10 (2000)
• [文献書誌] 村田健一郎,遠藤正樹,岩本順二郎: "噴流と衝撃波の干渉に関する研究"数理科学会論文集. Vol.1,No.1. 35-40 (2000)
• [文献書誌] Endo,M.Futagami,Y.and Iwamoto,J.: "Relation between the flow pattern downstream of duct and noise"JSAE Review. Vol.21,No.1. 125-132 (2000)