| 研究課題/領域番号 |
21K03927
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| 研究機関 | 室蘭工業大学 |
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研究代表者 |
松本 大樹 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 講師 (50374757)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 流れの可視化 / 空力騒音 / ピーク音 / 渦音 / ロックイン現象 |
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| 研究実績の概要 |
研究一年目の目的は同期現象の計測と分析であり，同期条件の明確化を目指す．同期現象が発生するパンチングメタルは孔の呼び径4.5mm，板厚2mmのアルミニウム製のもので，打ち抜き加工により生じる孔径変化が下流に向けて拡大するExpansionの場合である．逆に孔径が収縮するShrinkageの場合は流れに比例して周波数が変化する騒音が発生する．このパンチングメタルで孔数，孔配置，孔間距離を変更した実験を行った．その結果，孔配置が千鳥配置の場合，卓越音が発生する最少数は7つで中心となる孔を均等に囲む場合であることがわかった．孔間距離は中心間距離6mmで発生するが，12mmでは発生しないことがわかり，製作上現実的な孔ピッチである6mmが最小と判断された．また，板面に対して７つ孔の配置を変更する場合には卓越音の強度が変化することも明らかとなり，同期現象に対して板面の振動が関係し，ロックインの状況が変化することも予想された．以上より，一定程度，同期条件を絞り込むことができた．
次に，レーザーシート光源を用いて，騒音発生時の流れの可視化を実施し，同期現象の有無による流れの違いを検討した．孔が単一の場合の結果では，Expansion，Shrinkageのいずれにおいても，流速が高くなった場合に渦音と見られる流速に比例して周波数が高くなるピーク音が発生する．いずれの噴流においても流出直後から生じる渦により噴流の波打ちが観測された．７つ孔において同期現象がない場合のShrinkageの場合には単一孔よりも乱れが少ない領域が多いことが観測され，流出直後での噴流間の流れのやりとりはほぼないことが観測された．一方，同期現象に伴い卓越音が生じる場合には孔から流出する噴流間での流れのやり取りが板の近傍において生じていることが明らかとなり，同期現象における重要な要素であることが明らかとなった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画通りに騒音発生条件を実験により明らかにでき，流れの可視化も実施して，騒音発生時の条件下で可視化できることがわかった．その一方で，孔配置は変更できていないこと，流れの可視化による同期現象の詳細はまだ不明瞭な部分が見られる．同期した後の流れの可視化により，噴流間にやり取りがあることが明らかとなったが，そこに至る過程は明確になっていない．この過程を現状の寸法で可視化することが困難であると判断しつつある．
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| 今後の研究の推進方策 |
流れの可視化により，同期現象への推移状況と同期状態の詳細を観測し，同期現象のモデル化を目指す．
今年度流れの可視化により明らかになった噴流間の流れのやりとりについて，より詳細な検討をする手段として，１．時間変化，２．噴流同士の組み合わせの変化を観測する．これらにより，同期現象の力学モデルの構築を目指す．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初計画での予算が減額されたため，当初計画の光源が予算不足で購入できなかった．そのため，性能の劣る低価格の光源を購入せざるを得なかった．この性能低下を補うためにF値の小さい高速度カメラ用のレンズを探し，光源の性能低下を補った．旅費などは学会がオンライン開催のため不要となったため，支出していない．
次年度は，可視化結果の動画保存用のNASの購入と拡大モデル作成のための材料の購入を計画している．学会への参加も予定しており，対面実施の際には支出される予定である．
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