微小撹乱を用いた周期渦の効率的制御法の開発

2次元キャビティ流れに対して,フィードバック制御にもとづいた微小流速撹乱を付加することにより空力音の原因となる周期渦を制御する手法について数値流体解析により検討した.微小流速撹乱は,キャビティ下流エッジ付近の監視点の鉛直方向流速に一定の制御ゲインをかけ,上流エッジの撹乱源にフィードバックすることにより与えた.その結果,以下の知見が得られた.1.監視点流速に対して半周期遅れのフィードバック撹乱を付加すれば,制御ゲイン5%程度の微小な撹乱であっても,音圧レベルにして30〜40dB程度の極めて高い低減効果を得ることができる.2.半周期遅れのフィードバック撹乱付加時には,物体表面上の音源変動がほとんど消滅する.これは,撹乱付加により周期渦とは逆位相の変動成分が剥離せん断層に励起されるため,剥離せん断層における周期渦の形成が抑制されるのが原因である.3.一方,監視点流速に対して時間遅れのないフィードバック撹乱を付加した場合には,周期渦と同位相の変動成分が励起されるため,撹乱と周期渦が互いに強め合い,周期渦および空力音が増幅してしまう.これは一般のキャビティトーンに見られる空力音と周期渦のフィードバック増幅機構と同様なメカニズムが働くためである.4.5%の制御ゲインの他に,1%および10%の制御ゲインについて検討した.5%に比べて1%では一定の制御効果が現れるまでの時間が緩やかであり,10%では逆に急激に制御効果が現れるなど,ほぼ制御ゲインの強さに応じた効果が見られた.

2次元キャビティ流れに対して,フィードバック制御にもとづいた微小流速撹乱を付加することにより空力音の原因となる周期渦を制御する手法について数値流体解析により検討した.微小流速撹乱は,キャビティ下流エッジ付近の監視点の鉛直方向流速に一定の制御ゲインをかけ,上流エッジの撹乱源にフィードバックすることにより与えた.その結果,以下の知見が得られた.1.監視点流速に対して半周期遅れのフィードバック撹乱を付加すれば,制御ゲイン5%程度の微小な撹乱であっても,音圧レベルにして30〜40dB程度の極めて高い低減効果を得ることができる.2.半周期遅れのフィードバック撹乱付加時には,物体表面上の音源変動がほとんど消滅する.これは,撹乱付加により周期渦とは逆位相の変動成分が剥離せん断層に励起されるため,剥離せん断層における周期渦の形成が抑制されるのが原因である.3.一方,監視点流速に対して時間遅れのないフィードバック撹乱を付加した場合には,周期渦と同位相の変動成分が励起されるため,撹乱と周期渦が互いに強め合い,周期渦および空力音が増幅してしまう.これは一般のキャビティトーンに見られる空力音と周期渦のフィードバック増幅機構と同様なメカニズムが働くためである.4.5%の制御ゲインの他に,1%および10%の制御ゲインについて検討した.5%に比べて1%では一定の制御効果が現れるまでの時間が緩やかであり,10%では逆に急激に制御効果が現れるなど,ほぼ制御ゲインの強さに応じた効果が見られた.