バイモーダル励起による同軸噴流制御に関する研究

本研究は、空力騒音による作業環境悪化と公害問題の立場から、騒音源である渦の挙動を調べ、同軸噴流における騒音低減の最適条件(ノズル形状、加振条件)を明らかにすることを目的とし、その有効な手段と考えられる噴流のバイモーダル励起の可能性を探る。まず、せん断層の干渉を調べるために平面噴流の片側に平板を取り付けた結果、(1)2次元噴流においても軸対称の同軸噴流と同様に2つのせん断層内の渦列が干渉し、自励振動が生じ、乱れ強さやエントレイメントが増加すること。(2)正弦波的に加振を与えた場合に周波数に依存して渦合体の位置が変化し、さらに平板長さも影響し非加振時の渦構造と様相が異なることを示した。次に、同軸噴流において環状噴流または中心円形噴流に正弦波的に振動を加えた実験やその位相の影響を調べ、空気噴流実験において、(3)内側噴流を加振した場合は内側混合領域だけでなく、外側混合領域にも影響を与え、外側噴流を加振した場合よりも乱れの大きい領域が拡大する。(4)位相φ=45°で両側の噴流を加振した場合に最も乱れが大きくなり、流量増加が見られた。水噴流実験において、(5)PIVによる計測で自然渦周波数の0.5倍で加振した場合、渦合体が促進されて乱れや噴流の広がりが増加する。(6)片側の噴流のみを加振した場合、それぞれのせん断層内の渦合体に影響を及ぼし、ノズル出口近傍の流れの様相が変化する。しかし、両側の噴流を加振した場合は内側噴流を加振した場合とほぼ同じであった。これら研究結果は、日本機械学会年次大会・流体工学部門講演会で発表し、2000年8月のFLUCOME2000国際学会で発表する。

本研究は、空力騒音による作業環境悪化と公害問題の立場から、騒音源である渦の挙動を調べ、同軸噴流における騒音低減の最適条件(ノズル形状、加振条件)を明らかにすることを目的とし、その有効な手段と考えられる噴流のバイモーダル励起の可能性を探る。まず、せん断層の干渉を調べるために平面噴流の片側に平板を取り付けた結果、(1)2次元噴流においても軸対称の同軸噴流と同様に2つのせん断層内の渦列が干渉し、自励振動が生じ、乱れ強さやエントレイメントが増加すること。(2)正弦波的に加振を与えた場合に周波数に依存して渦合体の位置が変化し、さらに平板長さも影響し非加振時の渦構造と様相が異なることを示した。次に、同軸噴流において環状噴流または中心円形噴流に正弦波的に振動を加えた実験やその位相の影響を調べ、空気噴流実験において、(3)内側噴流を加振した場合は内側混合領域だけでなく、外側混合領域にも影響を与え、外側噴流を加振した場合よりも乱れの大きい領域が拡大する。(4)位相φ=45°で両側の噴流を加振した場合に最も乱れが大きくなり、流量増加が見られた。水噴流実験において、(5)PIVによる計測で自然渦周波数の0.5倍で加振した場合、渦合体が促進されて乱れや噴流の広がりが増加する。(6)片側の噴流のみを加振した場合、それぞれのせん断層内の渦合体に影響を及ぼし、ノズル出口近傍の流れの様相が変化する。しかし、両側の噴流を加振した場合は内側噴流を加振した場合とほぼ同じであった。これら研究結果は、日本機械学会年次大会・流体工学部門講演会で発表し、2000年8月のFLUCOME2000国際学会で発表する。