超音速噴流の二次不安定性を利用した渦形状制御と騒音抑制

利用超音速喷气机二阶不稳定性进行涡形控制和噪声抑制

• 批准号: 15760595
• 负责人: 荒木 幹也
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Gunma University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760595/
• 关键词: スクリーチ; ジェット騒音; ジェットエンジン; サイドジェット; 全圧損失; ターボジェツト

超音速飛行用ジェット・エンジンからは,スクリーチと呼ばれる非常に強い騒音が放出される.スクリーチは,超音速噴流中に形成されるショックセルと,渦との干渉によって生じる.ノズルの幾何学形状を変化させることによるスクリーチ低減の試みは,これまで数多く報告されている.しかしながら,ノズル幾何学形状を変化させた場合,ジェットエンジンの推力低下を招く.本研究では,スクリーチの低減と,ジェットエンジン効率の両立を目論み,気体噴射によるスクリーチ低減を試みる.気体噴射により,流体力学的にノズルの形状を変形させる.この方法では,気体噴射を止めることで損失がゼロとなる.このため,騒音が問題とならない洋上飛行時などは,損失をゼロとすることができる.直径8mmの円形先細ノズルから,マッハ数1.14の不足膨張超音速噴流を形成する.この超音速噴流に対し,質量流量で数%程度の気体を噴射する.これをサイドジェットと呼ぶ.サイドジェットの数は,2本ないし4本とした.本研究では,3種類の計測を行った.(i)超音速噴流からのスクリーチを,ピエゾ式圧力センサで計測した.この結果,サイドジェットを用いることで,スクリーチの音圧レベルが最大で約23dB減少することが確認された.(ii)超音速噴流の渦構造を,ミー散乱法により可視化した.光源には,パルスNd : YAGレーザを用いた.サイドジェットを用いることにより,超音速噴流の渦構造が変化し,渦とショックセルとの干渉が緩和されることが確認された.(iii)超音速噴流の全圧損失を,ピトー管を用いて計測した.この結果,全圧損失は,数%程度であることが確認された.以上から,サイドジェットは,スクリーチ低減に極めて有効であることが示された.

Supersonic flight is used to emit very strong sound. The formation of vortices in supersonic jets. The geometric shape of the circle is changed to the shape of the circle. When the geometric shape of the object is changed, the thrust of the object is reduced. In this study, we investigated the effect of gas injection on the reduction of gas emission. The shape of fluid jet, fluid dynamics, fluid injection and fluid injection. The method is to prevent the injection of gas into the body. When flying on the ocean, you will lose money. 8mm diameter circular shape with a diameter of 1.14 mm and an underextension supersonic jet. Supersonic jet flow, mass flow rate of several percent of the gas injection.これをサイドジェットと呼ぶ. The number of people in the world is 2, 4 and 6. In this study, 3 kinds of measurements were performed. (i)Supersonic jet pressure measurement. As a result, the maximum reduction in noise level is approximately 23dB. (ii)Vortex structures in supersonic jets are visualized by the scattering-method. Light source, Nd : YAG light source. The vortex structure of supersonic jet has been changed, and the vortex structure has been confirmed. (iii)Total pressure losses in supersonic jets are measured in a tube. As a result, the total pressure loss is several %. The above is a list of the most important things to do.

项目成果

ノズル壁面からの気体噴射による超音速噴流の低騒音化

通过从喷嘴壁喷射气体来降低超音速喷气机的噪音

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本機械学会論文集(B編) (掲載決定)(未定)(印刷中)
• 作者: 荒木幹也;桑原孝輔;新井正明;石間経章;志賀聖一;小保方富夫
• 通讯作者: 小保方富夫