在机械工程系 Hiroshi Yokoyama 教授小组与神户制钢所的一项研究合作中，使用横山教授小组开发的计算方法研究了带有孔板的膨胀管中的流动和声场。首次解释了流场，包括各种涡流结构和产生的声场。
细节
带孔板的膨胀管在流体机械中常被用作消音器。然而，流经这些膨胀管道时会产生强烈的音调声音。然而，这种复杂结构中的流动和声音尚不清楚。
为了了解流过带有两个孔板的圆形膨胀管的音调声音的机制以及强声辐射的条件，基于横山教授小组在日本东京大学开发的大规模计算方法，直接研究了流动和声场。丰桥工业大学与神户制钢所合作。
计算结果表明，音调声辐射是由于涡流与孔板或膨胀管下游边缘的碰撞而产生的。发现涡流结构随着速度和孔口半径的变化而变化，出现螺旋涡、涡环和拱形涡，如图所示。这种变化导致主要声音的频率和模式发生变化。研究结果发表在《流体物理学》(2024 年 3 月)上。
未来展望
根据本研究的结果，今后计划进行流体机械等低环境成本系统的研究开发。在计算方法的开发过程中，在各种条件下进行风洞实验，并将结果与预测结果进行比较，以验证计算方法。尽管阐明了螺旋涡等各种涡旋的产生以及相应的声模态，但这些涡旋产生的基本机制尚未完全了解，需要未来进一步研究。
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