高性能・低騒音軸流ファンの設計システム開発に関する研究

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ファンから発生する主な騒音は広帯域騒音,離散周波数騒音であるが,それらの主たる発生部位はブレ-ド先端であることが著者らの音源探査法による研究より明らかにされている。離散周波数騒音は動翼の回転による騒音であり、ブレ-ド先端近傍で発生する圧力の波形とピッチの違いによる波形の変化を考慮して、その発生を予測した。またブレ-ドのピッチ間隔を不等にすることによって、騒音低減のための手法を明らかにした。この手法は騒音測定等のための防音室での作業を必要とせず、ブレ-ド先端部の圧力測定からファンのもつ固有の離散周波数騒音の予測ができるものである。さらに、広帯域騒音,離散周波数騒音の両方を予測するため圧力センサをケーシング壁面に設置し、軸流方向の時間微分変動圧力の相互相関から相関長さを求め、相関面積を楕円の面積と仮定し、Curleの予測式を用いて騒音の予測を行った。得られた成果と実機ファンを用いた実験との比較のより騒音値の定性的傾向を求めることが可能になった。この成果を実機の設計に応用し、ファンのブレ-ドに前進角をもたせることにした結果、良好なファン特性、および定騒音を達成することができた。翼面上での圧力変動の低下が騒音低減のために有効であるので、平板翼を使用し、種々の迎角における翼上下面近傍における速度場の計測を行い、最適な迎角を実験的に明らかにした。