渦による流体振動の効果的制御に関する研究

涡流有效控制流体振动的研究

• 批准号: 05750155
• 负责人: 祖山 均
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750155/
• 关键词: 渦; 非定常流; キャビテーション; 壊食; 噴流; 弁; 翼; 数値シュミレーション

流体機械におけるエネルギー損失の低減化および振動・騒音の抑制を目的として、音響励起による流体振動の制御を試みるために、まず、物体まわりの流れパターンをキャビテーション気泡法により可視化して最高記録速度40,500コマ毎秒のハイスピードビデオカメラ等により、水中噴射流やバタフライ弁・翼形まわりの流れを詳細に観察し、また、翼形まわりの流れについては数値シュミレーションも行って流れパターンを把握し、次に、水中に種々の音波を発信して流れパターンの変化を観察した。その結果、以下のようなことが明らかになった。1.キャビテーションを伴う高速水中水噴流では、高壊食性キャビテーション気泡雲が周期的に放出され、その放出周波数は吐出し圧力が大きくなるほど小さくなり、その周波数は数kHzのオーダである。バタフライ弁のまわりの高壊食性渦キャビテーションは、バタフライ弁から周期的に放出される渦キャビテーションが数多く合体して生じる。翼形まわりの揚力・抗力変動は、翼型背面に生ずる渦流れに起因し、抗力の大きさおよびその非定常特性は、特に後縁形状に依存している。2.水中音波発生装置を用いて水中に音波を発信し、発信源から1mの位置で最大約130dBの音圧を得ることができることを確認した。特別に加工した水中音波反射板を用いて、約20cm離れた位置に音波を集中すると、最大215dBの音圧が得られるが、なお、発信源に超小型水中マイクロホンを使用しているために、音圧が発信周波数に依存する。3.高速水中水噴流を種々の波形を持つ種々の周波数により励起したところ、気泡雲の放出周波数と同オーダの水中音波を発信すると、気泡雲の放出周波数が励起した音波の周波数に影響される。

为了尝试利用声激励控制流体振动，以减少流体机械中的能量损失并抑制振动和噪声，我们首先使用空化气泡法将物体周围的流动模式可视化，并以最大记录速度进行记录每秒 40,500 帧的高速。使用高速摄像机等，详细观察了水下喷射流以及蝶阀和翼型周围的流动。我们还对翼型周围的流动进行了数值模拟，以了解流动模式。我们传输声波并进行观察。流动模式的变化。结果，揭示了以下发现。 1、在伴有空化的高速水下水射流中，周期性地喷射出高侵蚀性的空化气泡云，且喷射频率随着排出压力的增大而降低，频率在几kHz量级。蝶阀周围破坏性极强的涡流空化是由蝶阀周期性发出的许多涡流空化组合而成的。翼型周围的升力和阻力波动是由翼型后表面产生的涡流引起的，阻力的大小及其非定常特性尤其取决于后缘形状。 2.利用水下声波发生器在水下发射声波，我们确认在距离声源1 m处可以获得约130 dB的最大声压。通过使用经过特殊处理的水下声音反射器将声波集中在约20厘米的距离处，可以获得215分贝的最大声压。但是，由于使用超紧凑的水下麦克风作为声源，因此声压取决于水下声源。传输频率。 3、当水下高速水射流受到各种频率、各种波形的激励，发射出与气泡云发射频率同阶的水下声波时，气泡云的发射频率受频率的影响的兴奋声波。

项目成果

祖山 均: "定常流れ場に置かれた翼形まわりの変動渦流れの数値シュミレーション" 日本機械学会論文集(B編). 60. 446-451 (1994)

Hitoshi Soyama：“稳定流场中翼型周围脉动涡流的数值模拟”日本机械工程师学会会刊（B 版）60. 446-451（1994 年）。