独自の音響-流れ場同期可視化手法による、ジェット騒音発生過程の3次元非定常可視化

使用独特的声流场同步可视化方法对喷射噪声产生过程进行 3D 非稳态可视化

基本信息

批准号：
21H01529
负责人：
寺本進
金额：
$ 11.4万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は，昨年度に構築したシュリーレン法・音響トリガ条件付抽出法・computed tomographyを組み合わせた音波の三次元構造再構成法について，再現性の確認実験や，より広い画角を捉えるための予備計測を行った．これに加えて，音波を生み出しているジェットの変動をより定量的に捉えるため，背景型シュリーレン (BOS) とcomputed tomographyを組み合わせた三次元密度場計測法 (3D-BOS) の実験も行った．文献を参考に装置設計と再構成解析コードの作成・検証を行い，新たに購入したものを含め計16台のカメラからなる計測システムを構築した．この計測システムで実際に東京大学柏風洞において超音速ジェットを計測した．得られた瞬時密度場から求めた時間平均および標準偏差分布は，過去の他計測法で計測された分布と良好に一致しており，妥当性が確認された．また，本計測で新たに得られた瞬時場には，ノズル出口から下流に向けて徐々に発達する，ジェット境界の三次元的な変動が観察された．この変動は，同時計測したマイクロホンの音圧変動と相関を持つことが確認された．これらの変動と，本研究でこれまでに特定した音波の周方向構造とのより詳細な関係解明に向け，12本のマイクロホンアレイと3D-BOSの同時計測を可能にする装置改良を行った．予備計測を行い，3D-BOS計測システムによる音の反射等の影響がほぼ無い妥当な計測が可能なことを確認した．数値解析では、擾乱と衝撃波の干渉から音波が発生する過程を特性曲線を用いて追跡し、擾乱とプレートショックの干渉から生じたジェットが壁面と衝突して発生した圧力波が、壁面ジェット剪断層から漏れ出（shock leakage）て、音波となっている可能性を見出した。また、剪断層の不安定性から生じる擾乱を、Harmonic Balance法で解像できることを確認した。

在这个财政年度，声波的三维结构重建方法与Shuren方法结合使用，声音触发条件条件条件以及去年构建的计算出的图表以及捕获更广角的初步测量。除此之外，还以三维密度测量方法（3D-BOS）进行了一个实验，该方法结合了背景Schuleren（BOS）并明天计算，以更定量地捕获声波的波动。设计设计和重新配置分析代码是通过参考文献创建和验证的，并构建了由总共16个摄像机组成的测量系统，包括新购买的摄像机。在这个测量系统中，实际上在东京大学的喀什风隧道上测量了超级速速射流。通过在过去的其他测量值中测量的分布，从获得的即时密度场获得的时间平均值和标准偏差分布很好地匹配，并确认了有效性。目前，通过此测量新近获得，观察到了从喷嘴出口逐渐发展到下游的射流边界中的三维波动。已经证实，这种波动与测得的麦克风的声压波动有着相关性。为了阐明这些波动的这些波动以及迄今为止在这项研究中确定的声波的外围结构，我们改进了实现12个Micro Hon阵列和3D-BOS的设备。进行了初步测量，并证实可以进行合理的测量，几乎对3D-BOS测量系统的声音反射没有影响。在数值分析中，使用特征曲线跟踪由干扰和冲击波之间的干扰产生声波的过程，以及由干扰和板冲击与壁相撞的射流产生的射流，壁吉剪切层。还可以证实，剪切层的不稳定性引起的干扰可以通过谐波平衡法解决。