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2023 年度 実績報告書

空力音響解析に基づく流れを伴う音響ライナの大音圧入射時における吸音現象の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K11926
研究機関大阪公立大学

研究代表者

佐々木 大輔  大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (60507903)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード吸音ライナ / 空力音響解析 / 乱流解析
研究実績の概要

飛行中の吸音ライナにおける吸音性能及び空力性能(抗力)は,吸音ライナを構成する孔形状に大きく影響されることが分かっているが,その詳細なメカニズムは明らかになっていないことから,最終年度は単一の孔とセルから構成される吸音ライナに対して3次元非定常乱流解析を実施し,孔形状の及ぼす影響に着目した.その結果,流れ場に対して矩形孔(スリット状)を持つライナは,正方形孔・円形孔と比較して,流れ場中の抗力が小さく,セル部への流入出が異なる傾向を示すことが確認できた.可視化により,その要因は,孔頸部の上流側の側端に発生する渦構造の有無であることが明らかとなった.また,その影響はセル内の上下面の圧力差にも現れていることが明らかとなった.
本研究期間全体を通して,吸音ライナの孔及びセル内に生成される流れ場は,3次元層流解析と3次元乱流解析において相違が見られた.これは,孔壁面において生成される流れ場が大きく異なるためであり,巡航マッハ数0.3程度を前提とする場合,乱流を考慮した吸音ライナの設計が不可欠であることが本研究より明らかとなった.
また,高音圧入射音における吸音性能を明らかにするため,音圧レベルを160dBまで変化させた音波(平面波)を入射して,音響解析を実施した.音圧レベルが140dB以下では,吸音性能の高い共鳴周波数が明確に確認できた一方,高音圧の160dBでは吸音性能は大幅に低下した.その要因を調べるため,吸音ライナのセル内や頸部での粒子速度等を調べることに加えて,解析で得られた非定常データを元に,レジスタンス・リアクタンス等の物性値を算出した.音圧レベルの低い領域では,レジスタンスに関しては定性的な一致が確認できる一方,リアクタンスに関しては不一致が大きく,現象の解明には更なる改善が不可欠である.

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2024

すべて 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] Computational Estimation of Drag on an Acoustic Liner under Three-Dimensional Turbulent Flow2024

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Matsuura, Daisuke Sasaki, Shunji Enomoto, Junichi Oki
    • 学会等名
      Twelfth International Conference on Computational Fluid Dynamics (ICCFD12)
    • 国際学会
  • [学会発表] グレージング流れにおける吸音ライナの抗力推算2024

    • 著者名/発表者名
      松浦英明,佐々木大輔,榎本俊治,大木純一
    • 学会等名
      第56回流体力学講演会/第42回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム

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公開日: 2024-12-25  

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