DNSによる乱流騒音低減のための吸音機構の解明と実用化

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吸音機構の解明と実用化を目指し、壁近傍での乱れとそれによる音源に関する普遍的力学情報を抽出するために平滑面壁を持つ自然対流場、また自由空間中における噴流及び衝突噴流に関するDNSを行った。自然対流場では特に鉛直平板間の浮力乱流についてシミュレーションを行い、公開されている信頼できるデータベースと比較した結果、十分な精度を有することを確認した。強制対流場とは異なり自然対流場のような遅い流れ場では通常の壁乱流の場合と比べ強い音源となる微細構造渦の発生は少なく、壁から離れた位置にある、流れ場全体のスケールで規定される大規模構造による吹き降ろしが壁近傍で優位であることを明らかにした。このように壁近傍を支配する構造は必ずしも壁と直接干渉し得る乱れ構造ではないことから、改めて大規模構造の積極的制御の必要性を確認した。自由噴流中は4重極音の代表的な流れ場であると同時に騒音低減のための大規模構造制御を考える際の基本的な流れ場である。そこで、本研究では音源構造を高精度に再現するため、離散化にフーリエ変換とコンパクトスキームを用いたハイブリッドスキームによるコ-ド開発を行った。さらに衝突噴流場についても適用できるようコードの改良を進めた。従来の円筒座標系を用いた結果と比較し、計算格子の引き伸ばしによる非物理的なノイズの発生が軽減され、またフーリエ変換を用いることで課せられる周期条件による解の汚染はほとんど生じないことから直交座標系を用いて計算領域を均等に解像する本手法の優位性を見出した。