超音速噴流における衝撃波連成騒音の低減法に関する研究

本研究では、取り付けが容易で、装置の重量ペナルティを伴わないシンプルな構造を持つクロスワイヤ装置とメッシュスクリーン装置による超音速噴流騒音の低減法について研究を行った。主な研究結果は、以下のとおりである。1.クロスワイヤ装置による超音速噴流騒音の低減クロスワイヤ装置は、細長い2本のステインレスシリンダをクロスさせ、十字の中心をハンダ付けしたものであり、それを超音速噴流内に垂直に挿入した。クロスワイヤ装置の挿入位置をノズル出口から下流方向に変化させた。クロスワイヤ装置を超音速噴流の中に挿入すると、クロスワイヤ装置の下流では超音速噴流のショックセル構造が破壊され、流れ内部で発生する衝撃波の強さが弱まる。結局、クロスワイヤ装置によるショックセル構造の破壊は、超音速噴流における衝撃波連成騒音レベルを下げる原因となる。音響測定の音圧スペクトルから、クロスワイヤ装置はスクリーチトーンだけではなくブロードバンド衝撃波連成騒音も低減できる。クロスワイヤ装置をノズル出口から下流方向ヘノズル出口直径の3倍以内の領域に挿入する事で、衝撃波連成騒音を効果的に低減できる。2.メッシュスクリーン装置による超音速噴流騒音の低減メッシュスクリーンは、直径0.4mmのステインレスワイヤを1.2mm×1.2mmの間隔でクロスさせた薄い金属板である。ノズル中心軸近傍の超音速噴流がノズル出口からそのまま噴出できるように、このメッシュスクリーンの中心部に円形穴を開けたものがメッシュスクリーン装置であり、それを超音速噴流内に垂直に挿入した。メッシュスクリーン装置を超音速噴流の中に挿入すると、噴流の初期せん断層からの擾乱の成長を妨害し、スクリーチトーンやブロードバンド衝撃波連成騒音の音源になる擾乱とショックセル構造との干渉に影響を及ぼす。メッシュスクリーン装置はスクリーチトーンと低周波数の噴流騒音を効果的に低減した。

本研究では、取り付けが容易で、装置の重量ペナルティを伴わないシンプルな構造を持つクロスワイヤ装置とメッシュスクリーン装置による超音速噴流騒音の低減法について研究を行った。主な研究結果は、以下のとおりである。1.クロスワイヤ装置による超音速噴流騒音の低減クロスワイヤ装置は、細長い2本のステインレスシリンダをクロスさせ、十字の中心をハンダ付けしたものであり、それを超音速噴流内に垂直に挿入した。クロスワイヤ装置の挿入位置をノズル出口から下流方向に変化させた。クロスワイヤ装置を超音速噴流の中に挿入すると、クロスワイヤ装置の下流では超音速噴流のショックセル構造が破壊され、流れ内部で発生する衝撃波の強さが弱まる。結局、クロスワイヤ装置によるショックセル構造の破壊は、超音速噴流における衝撃波連成騒音レベルを下げる原因となる。音響測定の音圧スペクトルから、クロスワイヤ装置はスクリーチトーンだけではなくブロードバンド衝撃波連成騒音も低減できる。クロスワイヤ装置をノズル出口から下流方向ヘノズル出口直径の3倍以内の領域に挿入する事で、衝撃波連成騒音を効果的に低減できる。2.メッシュスクリーン装置による超音速噴流騒音の低減メッシュスクリーンは、直径0.4mmのステインレスワイヤを1.2mm×1.2mmの間隔でクロスさせた薄い金属板である。ノズル中心軸近傍の超音速噴流がノズル出口からそのまま噴出できるように、このメッシュスクリーンの中心部に円形穴を開けたものがメッシュスクリーン装置であり、それを超音速噴流内に垂直に挿入した。メッシュスクリーン装置を超音速噴流の中に挿入すると、噴流の初期せん断層からの擾乱の成長を妨害し、スクリーチトーンやブロードバンド衝撃波連成騒音の音源になる擾乱とショックセル構造との干渉に影響を及ぼす。メッシュスクリーン装置はスクリーチトーンと低周波数の噴流騒音を効果的に低減した。