DNSによる乱流騒音低減のための吸音機構の解明と実用化

使用 DNS 降低湍流噪声的吸声机制的阐明和实际应用

基本信息

批准号：
13750142
负责人：
辻本公一
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Mie University (2002)Osaka University (2001)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

吸音機構の解明と実用化を目指し、壁近傍での乱れとそれによる音源に関する普遍的力学情報を抽出するために平滑面壁を持つ自然対流場、また自由空間中における噴流及び衝突噴流に関するDNSを行った。自然対流場では特に鉛直平板間の浮力乱流についてシミュレーションを行い、公開されている信頼できるデータベースと比較した結果、十分な精度を有することを確認した。強制対流場とは異なり自然対流場のような遅い流れ場では通常の壁乱流の場合と比べ強い音源となる微細構造渦の発生は少なく、壁から離れた位置にある、流れ場全体のスケールで規定される大規模構造による吹き降ろしが壁近傍で優位であることを明らかにした。このように壁近傍を支配する構造は必ずしも壁と直接干渉し得る乱れ構造ではないことから、改めて大規模構造の積極的制御の必要性を確認した。自由噴流中は4重極音の代表的な流れ場であると同時に騒音低減のための大規模構造制御を考える際の基本的な流れ場である。そこで、本研究では音源構造を高精度に再現するため、離散化にフーリエ変換とコンパクトスキームを用いたハイブリッドスキームによるコ-ド開発を行った。さらに衝突噴流場についても適用できるようコードの改良を進めた。従来の円筒座標系を用いた結果と比較し、計算格子の引き伸ばしによる非物理的なノイズの発生が軽減され、またフーリエ変換を用いることで課せられる周期条件による解の汚染はほとんど生じないことから直交座標系を用いて計算領域を均等に解像する本手法の優位性を見出した。

为了阐明吸声机制并将其应用于实际，我们对光滑壁面的自然对流场以及自由空间中的射流和冲击射流进行了 DNS 分析，以提取有关壁面附近扰动的通用力学信息以及由此产生的结果。音源。在自然对流场中，我们特别模拟了垂直板之间的浮力湍流，并将其与公开的可靠数据库进行了比较，并证实其具有足够的精度。与强制对流场不同，在自然对流场等慢流场中，作为强声源的微结构涡旋比正常壁面湍流情况要少，而且整个流场的尺度距离壁面较远。结果表明，由定义的大型结构产生的下流在墙附近占主导地位。这样，主导墙体附近的结构不一定是能够直接干扰墙体的无序结构，证实了主动控制大型结构的必要性。自由射流是四极声的典型流场，同时也是考虑大规模结构控制降噪时的基本流场。因此，在本研究中，为了高精度地再现声源结构，我们开发了一种使用傅立叶变换和紧凑离散化方案的混合方案的代码。我们还改进了代码，使其可以应用于碰撞射流场。与使用传统柱坐标系的结果相比，由于计算网格的拉伸而产生的非物理噪声减少了，并且解几乎不受使用傅立叶变换施加的周期性条件的污染。该方法使用正交坐标系来均匀地解析计算域。