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

使用三维非定常流体场重建分析来阐明和减少超音速流中的声波现象的挑战

基本信息

批准号：
22KJ0177
负责人：
Lee Chungil
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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．

本研究的目的是结合数据驱动的流体分析技术和流体可视化技术，建立一种在空间和时间上解析的测量技术，并阐明超音速喷气噪声现象。我们特别关注尖叫噪音，这是喷气噪音的主要类型。去年，我们通过同时执行非时间分辨率粒子图像测速（PIV）和时间分辨率声学测量并使用线性回归将两者联系起来，重建了与高时间分辨率的尖叫噪声相关的三维速度场。今年，我们利用重建的三维速度场大大加深了对尖叫噪声物理现象的理解。尖叫噪声以扑动模式为主，由两个反向旋转的螺旋结构形成。通过在主流方向上对这些结构应用空间傅立叶分解，我们能够分离上游和下游传播的结构。我们发现，虽然每个螺旋结构的波数特征相同，但结构向下游传播的振幅不同。这些结果被认为是尖叫噪声产生机制的重要信息。使用面向背景的纹影方法的三维密度场重建（3DBOS）测量和声学测量同时进行，以进行超时空分辨率测量。通过线性连接密度场和从3DBOS获得的声场之间的关系，我们成功地以200kHz采样率的时间分辨率重建了与尖叫噪声相关的三维密度场。此外，还发现，在扑动模式占主导地位的刺耳噪声中，由于螺旋结构的转速差异，扑动模式的振动平面的角度随时间变化。

项目成果

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专利数量（0）

Single-pixel correlation applied to background-oriented schlieren measurement

单像素相关应用于背景导向纹影测量

DOI：
10.1007/s00348-021-03373-7
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
2.4
作者：
Sugisaki Hikaru;Lee Chungil;Ozawa Yuta;Nakai Kumi;Saito Yuji;Nonomura Taku;Asai Keisuke;Matsuda Yu
通讯作者：
Matsuda Yu

高速プロジェクターを用いた背景指向シュリーレン法による高空間解像計測手法の検討

高速投影仪背景导向纹影法高空间分辨率测量方法研究