1998 Fiscal Year Annual Research Report
LESによる音場解析に基づく空調機器の騒音低減の研究
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09555065
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
三宅 裕 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50029005)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
URSULA Bueck 三洋電機(株), メカトロニクス研究所, 主任研究員
黒川 通広 三洋電機(株), メカトロニクス研究所, 主任研究員
太田 貴士 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10273583)
辻本 公一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10243180)
梶島 岳夫 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30185772)
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| Keywords | 乱流 / LES / DNS / 空力騒音 / 騒音 / 空調機器 / SGSモデル / 数値流体力学 |
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| Research Abstract |
空調機器騒音の数値的予測には、流れ場の瞬時構造を精度よく再現する必要があり、数値スキームの開発・検証に力を注いだ。
空調機器周りの複雑乱流場解析のための高次精度差分スキームを提案し、波状流路内乱流場で検証した。その結果、乱流統計量やエネルギ収支が精度よく求められ、提案するスキームの有効性を確認した。実用計算は高レイノルズ数のためモデルの導入が不可避であるが、一方程式モデルを拡張したLESを単独翼周りの流れに適用し、実験結果を精度よく再現する結果を得た。以上から、これら高次精度差分スキームと拡張LESモデルの組み合わせによって高精度な空力音源計算が可能であることを示した。
乱流渦を音源とする広帯域騒音の低減のための基礎的研究として、壁近傍乱流場から発生する音場について検討を行った。
壁近傍乱流場の音源構造と音場構造の可視化を行った結果、壁近傍の強い音源構造は縦渦が群性化した領域に現れ、また、その上部にはヘアピン渦程度の大規模低圧構造に関連する強い音源が存在することがわかった。また、Hardinらの提案した低マッハ数域での分離解法を採用し音場の直接計算を行った結果、壁から比較的離れた位置で比較的大規模な泡状の音場が分布し、広帯域騒音場でも独自の音場構造が形成されることを確認した。
さらに、壁近傍で微細渦構造の発生を抑制する乱流制御を行い、音源強度と壁遠方場の音圧強度を評価した。その結果、壁近傍構造の抑制は遠方場の音圧レベルを下げ、壁乱流制御のスキームが広帯域騒音の低減に有効であることを示した。
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[Publications] Y.MIYAKE: "Numerical simulation of acoustic field radiated from wall turbulence" Proc.Third Asian Computational Fluid Dynamics Conf.166-175 (1998)
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[Publications] K.TSUJIMOTO: "IDENTIFICATION OF NOISE SOURCE IN LOW MACH NUMBER FLOW BY DNS" Proceedings 4th AIAA/CEAS Aeroacoustic Conference. 938-936 (1998)
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[Publications] 三宅 裕: "直接シミュレーションによる壁乱流からの空力騒音に関する研究" 第48理論応用力学講演会講演論文集. 417-418 (1999)
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[Publications] Kajishima,T.: "High-Order Finite-Difference Method for Incompressible Flows using Collocated Grid System" JSME Int.J.,Ser.B. 41-4. 41-44 (1998)
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[Publications] Takeuchi,S.: "Study of the Structure of Turbulent Round Jet by the Direct Numerical Simulation" Proc.4th KSME-JSME Fluid Eng.Conf.,Pusan. 561-564 (1998)
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[Publications] U.Bueckle: "Towards the Prediction of Aerodynamic Noise Radiated from Unsteady Turbulent Wakes(Part I.Large Eddy Simulation of Low Mach Number Flow Around Conventional Airfoils)" 第11回計算力学講演会講演論文集. 249-250 (1998)
