変動静圧測定によるはく離流れ中の渦挙動と流力音の関連性に関する研究

利用脉动静压测量研究分离流中涡流行为与水动力声之间的关系

• 批准号: 15760118
• 负责人: 平元 理峰
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Hokkaido Institute of Technology
• 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-15760118/
• 关键词: はく離せん断乱流; 流力音; Ribnerの膨張理論; 変動静圧; 渦挙動; コヒーレンス; 音源項; 流れの可視化; 無響音; 低騒音風洞; 2重極音源; 渦構造; エオルス音; 変動静圧測定; はく離

1.昨年度製作した測定室(簡易無響室)を使用して,はく離せん断乱流からの流力音と流れ中の速度ないし変動静圧の同時測定を行った正方形ノズル(100mmx100mm)の1辺に平板を接続して一様流速35m/sの壁面噴流とし,ノズル出口から20mm下流に高さ7mmの突起(フェンス)を平板上に設置してはく離せん断流をつくった.はく離せん断流からの流力音はスペクトル解析により400Hzから11kHzの範囲で発生していることが分かった音源領域を明らかにするため,流れ中の変動速度,変動静圧および流力音モデルの一つであるRibnerの膨張理論における音源項の強さ分布を調べたところ,これらの極大領域は異なる位置に存在した音源領域を特定するために,流力音とRibnerの音源項とのコヒーレンスを算出し,音源項のスペクトルとの積からCoherent Output Powerを求め,オーバーオール値の分布より流力音の発生に寄与している領域を求めた流力音の発生に寄与していると考えられる領域はフェンスの先端近傍の渦の生成領域とやや下流の渦の合体領域であることが示唆された.2.流力音発生に寄与する渦挙動を検討するために,変動速度,変動静圧,Ribnerの音源項の極大領域におけるスペクトル解析を行った.下流に行くに従い,スペクトルが極大となる周波数は小さくなり,渦が生成・合体すると考えられる領域では,変動が強くなっていることが分かったこのことは,生成領域では初期渦の生成により高い周波数成分が2階時間微分から成るRibnerの音源項を大きくし,合体領域では合体渦による強い変動が音源項を大きくしていることを示唆している.3.流れの可視化を行い,流力音発生に寄与する渦挙動の検討を行った.音源領域と推測された領域では,渦の生成や合体が観察された.これにより渦の生成(巻き上がり)と渦の合体が,はく離せん断層からの流力音発生機構として有力であることが示された.

1. 方形喷嘴（100mm x 100mm）的一侧，我们使用去年建造的测量室（简单消声室）来同时测量来自分离剪切湍流和流动中的速度或波动静压的流体动力声音。平板到产生均匀速度为 35 m/s 的壁射流，并通过在喷嘴出口下游 20 mm 的平板上安装高度为 7 mm 的突出物（栅栏）来产生分离剪切流。为了澄清在400Hz到11kHz范围内发现的声源区域，我们研究了流动中的脉动速度、脉动静压以及里布纳展开理论中声源项的强度，即流体动力学声音模型之一，为了识别存在于不同位置的声源区域，我们计算了流体声音和Ribner声源项之间的相干性，并根据声源频谱的乘积计算了相干性。学期。输出计算功率，并从整体值的分布中确定有助于产生水动力噪声的区域。被认为有助于产生水动力噪声的区域是靠近栅栏尖端并稍稍靠近的涡流产生区域。有人认为这是涡流合并的区域。2．为了检查涡流的贡献行为，我们在脉动速度、脉动静压和里布纳声源项的最大区域进行了频谱分析。随着我们向下游走，频谱变得最大的频率变得更小，并且涡流在预计发生合并的区域，波动剧烈。这意味着在生成区域中，初始涡旋的产生导致高频分量增加由二阶时间导数组成的里布纳声源项，而在合并区域中，由于合并涡旋增加而产生强烈波动3. 声源项。我们进行了可视化并检查了有助于产生流体动力声音的涡流行为。在假定为声源区域的区域中，我们观察到了涡流的产生和合并。事实证明，这些涡流的合并是一种有前途的机制。用于从分层断层产生流体动力声音。

项目成果

軸対称噴流中の渦輪と縦渦の干渉

轴对称射流中涡环与纵向涡的干涉

• 发表时间: 2004
• 期刊: 日本機械学会論文集(B) 70
• 作者: 森 隼人;豊田国昭;平元理峰;白濱芳朗
• 通讯作者: 白濱芳朗

平元理峰, 豊田国昭, 河原考司, 森 隼人: "噴流における乱流エネルギーの圧力輸送に関する考察"日本機械学会2003年度年次大会講演論文集(II). No.03-1. 179-180 (2003)

Rimine Hiramoto、Kuniaki Toyota、Koji Kawahara、Hayato Mori：“射流中湍流能量的压力传输研究”日本机械工程学会2003年年会论文集（II）第03-1号。 180 (2003)

Hiramoto, R., Toyoda, K., Mori.H.: "Study on Aerodynamic Sound Generation by Vortex Motions in a Circular Jet"Proc.Third International Symposium on Turbulent Shear Flow Phenomena. Vol.2. 723-728 (2003)

Hiramoto, R.、Toyoda, K.、Mori.H.：“圆形射流中涡流运动产生的空气动力学声音的研究”Proc.第三届国际湍流剪切流现象研讨会。