空力騒音の予測と静粛化(流れのフィードバック機構モデル)

本研究では、空力騒音の原因の多くがせん断層内の渦と物体壁面との干渉であることに着目し、流れの干渉による空力音の発生機構の解明と「流れの制御」による静粛化技術の確立を行うことを目的として研究を行った。せん断流中の渦と物体との干渉において、流れのフィードバック機構が重要である。しかし、一般的にこの機構に対する共通な定性的理解はあるが、フィードバックループを構成する流れの要素それぞれがもつ役割・寄与についての具体的理解は乏しい。本研究では、流れのフィードバック機構が顕著に現れる直列異径2円柱周りの流れを対象にし、この機構を構成する流れの構造およびその役割を明らかにすることによってフィードバック機構モデルを構築する。これにより、フィードバック機構におけるどの流れ要素をどの様に制御すれば良いかという指針が得られる。異径二円柱によって発生する空力音の円柱直径比および円柱中心間距離に対するその強さおよび周波数の変化を詳細に調べた結果、つぎのことが明らかとなった。(1)上流円柱からの渦放出音の強さは中心間距離に対して周期的に極大値をとる。隣合う極大値間の間隔は上流円柱の直径の約4倍であることがわかった。(2)この極大値間の間隔は二円柱間の流れのフィードバック機構によって説明できる。(3)直径比が1に近い場合、下流円柱の渦放出音は上流円柱のそれに同期し、下流円柱からの渦放出音の周波数は上流円柱のものと一致する。

本研究では、空力騒音の原因の多くがせん断層内の渦と物体壁面との干渉であることに着目し、流れの干渉による空力音の発生機構の解明と「流れの制御」による静粛化技術の確立を行うことを目的として研究を行った。せん断流中の渦と物体との干渉において、流れのフィードバック機構が重要である。しかし、一般的にこの機構に対する共通な定性的理解はあるが、フィードバックループを構成する流れの要素それぞれがもつ役割・寄与についての具体的理解は乏しい。本研究では、流れのフィードバック機構が顕著に現れる直列異径2円柱周りの流れを対象にし、この機構を構成する流れの構造およびその役割を明らかにすることによってフィードバック機構モデルを構築する。これにより、フィードバック機構におけるどの流れ要素をどの様に制御すれば良いかという指針が得られる。異径二円柱によって発生する空力音の円柱直径比および円柱中心間距離に対するその強さおよび周波数の変化を詳細に調べた結果、つぎのことが明らかとなった。(1)上流円柱からの渦放出音の強さは中心間距離に対して周期的に極大値をとる。隣合う極大値間の間隔は上流円柱の直径の約4倍であることがわかった。(2)この極大値間の間隔は二円柱間の流れのフィードバック機構によって説明できる。(3)直径比が1に近い場合、下流円柱の渦放出音は上流円柱のそれに同期し、下流円柱からの渦放出音の周波数は上流円柱のものと一致する。