2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study on Generation Mechanism and Control of Aerodynamic Noise Radiated from Longitudinal Vortex
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17K06174
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| Research Institution | Kure National College of Technology |
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Principal Investigator |
尾川 茂 呉工業高等専門学校, その他部局等, 嘱託教授 (90714262)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 縦渦 / 空力騒音 / 渦度 / 流れ場 / 音場 / 二重極音 / 音響解析 / 圧力変動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自動車・新幹線・飛行機などの高速の乗り物や回転翼をもつ風車などには、縦渦が共通項として存在する。この縦渦による空力騒音の発生機構を解明し音低減策に繋げれば、共通の対策効果が期待できるため波及効果も大きい。本研究の目的は、縦渦による空力騒音の発生機構の解明である。縦渦による騒音発生機構の解明を理論・実験・解析の３領域から取組んだ。
（１）理論面では、音源項を翼表面の圧力変動の時間微分とするLighthill-Curleの方程式を用いて遠距離場音を解析で予測し、周波数帯で良く一致することが確認できた。このことから音源は物体表面の圧力変動の時間変動に起因した2重極音源であることが確認できた。
（２）実験による縦渦の音源分布解明した。宇宙航空研究開発機構JAXAの低速度風洞を使用し大型三角翼で縦渦を再現した。マイクロホンアレイを使用したビームフォーミング法で、縦渦の音源分布を観察した。使用した三角翼は幅・長さが共に0.8 mで、頂角は60°、90°、120°の三仕様である。 その音源分布から頂角が60°、90°では縦渦の先端に強い音源が見られるが、頂角が120°の鈍角になると縦渦は崩壊し、先端から後端に音源が移動することを掴んだ。縦渦の詳細な音源分布を明らかにするため、小型マイクを翼表面に埋め込み圧力変動の多点同時計測によって、今回新たに提案した相関面積法によって高い空間分解能で、縦渦先端近傍の音源分布を解明した。
（３）スパコン解析によって詳細な流れ場と音場の関係を明らかにした。低マッハ数流れの場合には２重極音、すなわち翼表面の時間微分圧力変動が主音源であり、その音源を励起する因子は渦の強さを示す渦度自身ではなく、渦度の時間変動の大きさ、つまり渦度の時間微分の大小で決まることを見出した。強い渦よりも渦の非定常運動そのものが翼表面の大きな圧力変動を励起し音源となる。
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