3次元非定常流体場再構成解析による超音速流れからの音響波の現象解明と低減への挑戦

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本研究では、データ 駆動型の流体解析技術と流体可視化技術を融合することで、時空間に解像された計測技術を確立し、超音速ジェット騒音の現象を解明することを目的とした。特に、主なジェット騒音であるスクリーチ騒音を対象とした。昨年、非時間解像度の粒子画像流速計測（PIV）と時間解像度の音響計測を同時に行い、両者の関係を線形回帰で結びつけることで、スクリーチ騒音に関連する3次元速度場を高い時間解像度で再構成した。本年度は、再構成された3次元速度場を用いてスクリーチ騒音の物理現象を大きく深めた。フラッピングモードが支配的なスクリーチ騒音は2つの逆回りに回転するヘリカル構造で形成される。これらの構造に主流方向に空間フーリエ分解を適用することで、上流側に伝播する構造と下流側に伝播する構造を分けることができた。各ヘリカル構造の波数特徴は同一であるが、下流側に伝播する構造の振幅が異なることを発見した。これらの結果はスクリーチ騒音の発生メカニズムに重要な情報だと思われる。背景指向型シュリーレン法による3次元密度場再構成(3DBOS)計測と音響計測を同時に行い、超時空間解像計測を実施した。3DBOSから得られた密度場と音響場の関係を線形で結びつけることで、スクリーチ騒音に関連する3次元密度場をサンプリングレート200kHzの時間解像度で再構成することに成功している。また，フラッピングモードが支配的なスクリーチ騒音でヘリカル構造の回転速度の違いよりフラッピングモードの振動面の角度が時間によって変化していくことが分かった．