JP3139587B2 - Airflow outlet - Google Patents
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- JP3139587B2 JP3139587B2 JP04348143A JP34814392A JP3139587B2 JP 3139587 B2 JP3139587 B2 JP 3139587B2 JP 04348143 A JP04348143 A JP 04348143A JP 34814392 A JP34814392 A JP 34814392A JP 3139587 B2 JP3139587 B2 JP 3139587B2
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、計測部へ低騒音の気流
を通過させる風洞装置や、外部空間へ低騒音に排気する
トンネル換気塔排気口や、大空間へ換気用空気を低騒音
にて流し出す給気口や、室内へ空気を供給する低騒音型
空調機の空気吐出口等に用いられ、空間へ気流が流出す
る際に発生する騒音(流出気流騒音)を更に低減するこ
とができる低騒音型気流吹出口に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wind tunnel device for passing low-noise airflow to a measuring unit, a tunnel ventilation tower outlet for low-noise exhaust to an external space, and low-noise ventilation air to a large space. It is used for the air supply port that flows out and the air discharge port of a low-noise air conditioner that supplies air to the room, and can further reduce the noise (outflow airflow noise) generated when the airflow flows out into the space. The present invention relates to a low-noise airflow outlet that can be used.
【0002】[0002]
【従来の技術】気流源の送風機や圧縮機の発生騒音を低
減した低騒音風洞は、計測部気流中の供試対象部体から
発生する空力音を物体の空力特性と併せて計測できる風
洞であり、今後ますます利用量が増えてゆく風洞であ
る。2. Description of the Related Art A low-noise wind tunnel in which noise generated by a blower or a compressor of an airflow source is reduced is a wind tunnel that can measure aerodynamic noise generated from a test object in an airflow of a measuring section together with aerodynamic characteristics of an object. Yes, it is a wind tunnel that will be increasingly used in the future.
【0003】気流吹出口とベルマウス部との間の開放空
間に計測部を有するオープン形或いはセミオープン形の
風洞や、開放空間へ直接気流を吹き出す型の風洞では、
計測部に発生する騒音の主要成分は気流吹出口からの渦
放出音や噴流騒音である。[0003] In an open or semi-open type wind tunnel having a measuring section in an open space between an airflow outlet and a bell mouth portion, and a wind tunnel in which an airflow is directly blown into an open space,
The main components of the noise generated in the measuring unit are the vortex emission sound from the airflow outlet and the jet noise.
【0004】同じくトンネル内から外部空間へ排気を取
り出すトンネル換気塔排気口や、大空間へ換気用空気を
低騒音にて流し出す給気口、或いは、室内へ空気を供給
する低騒音型空調機の空気吐出口においても、送風機等
の発生騒音を消音装置で十分に低減しても気流を空間へ
吹き出す箇所において発生する騒音の主要成分は、気流
吹出口からの渦放出音や噴流騒音である。[0004] Similarly, a tunnel ventilation tower exhaust port for taking out exhaust gas from the inside of the tunnel to the outside space, an air supply port for ventilating air to the large space with low noise, or a low noise type air conditioner for supplying air to the room. Even at the air discharge port, even if the noise generated by the blower or the like is sufficiently reduced by the silencer, the main component of the noise generated at the place where the air current is blown out into the space is the vortex emission sound from the air flow outlet and the jet noise. .
【0005】図16は低騒音にて気流を吹出す風洞や換
気塔等の装置類で用いられる気流吹出口(以降ノズルと
記す)11から噴出する噴流の状態を示している。そし
て、ノズル11から噴出する噴流1は、主流(コア流
れ)領域2、その下流に生ずる乱流混合領域3及びこれ
らの周囲を囲む剪断流領域4とから構成されている。FIG. 16 shows a state of a jet jet from an air flow outlet (hereinafter referred to as a nozzle) 11 used in a device such as a wind tunnel or a ventilation tower which blows out an air current with low noise. The jet 1 ejected from the nozzle 11 is composed of a main flow (core flow) region 2, a turbulent mixing region 3 generated downstream thereof, and a shear flow region 4 surrounding these regions.
【0006】この剪断流領域4は、ノズル先端部すなわ
ち吹出し口5から放出された渦(第10図では図示せ
ず)、及び主流領域2とその周囲に存在する静止流体と
の速度差に基づく運動量の不安定、等から発生するもの
である。この内部では局所流速や圧力が大きく変動して
いるため、剪断流領域4はその周囲へ噴流騒音(符号6
で示す)を発生する。また、ノズル11の内面における
境界層に起因する渦がノズル先端部5から放出されるの
で、渦放出に基づく音(符号7で示す)がノズルの周囲
に放射されて騒音の原因となる。流出気流騒音の発生源
としては、これらの他に下流側の乱流領域からの発生騒
音が存在するが、気流吹出口(ノズル)からの流出気流
騒音については、前記噴流騒音6と渦放出音7が大きく
影響するのである。The shear flow region 4 is based on a vortex (not shown in FIG. 10) discharged from the nozzle tip or the outlet 5 and a speed difference between the main flow region 2 and a stationary fluid existing around the main flow region 2. It is caused by unstable momentum and the like. Since the local flow velocity and the pressure fluctuate greatly in this area, the shear flow region 4 has jet noise (reference numeral 6)
). In addition, since a vortex caused by the boundary layer on the inner surface of the nozzle 11 is emitted from the nozzle tip 5, a sound (indicated by reference numeral 7) based on the vortex emission is radiated around the nozzle and causes noise. Other sources of the outflow airflow noise include noise generated from a turbulence region on the downstream side, and the outflow airflow noise (nozzle) from the airflow outlet (nozzle) includes the jet noise 6 and the vortex emission noise. 7 has a significant effect.
【0007】従来の低騒音風洞、トンネル換気塔、大空
間換気装置或いは低騒音型空調機では、気流源の送風機
や圧縮機の発生騒音を低減するのみであり、風洞計測部
や空間への気流給排気口部分で発生しているノズルから
の流出気流騒音に対して有効な低減技術は何等提案され
ていなかった。剪断流からの噴流騒音6及び渦放出音7
を防止することができれば、風洞計測部や空間への気流
給排気口部分の流出気流騒音を大巾に低減することが可
能になる。In the conventional low-noise wind tunnel, tunnel ventilation tower, large space ventilation device, or low-noise air conditioner, only the noise generated by the blower or compressor of the air flow source is reduced, and the air flow to the wind tunnel measurement unit or space is reduced. No effective reduction technology has been proposed for the outflow airflow noise from the nozzle generated at the air supply / exhaust port. Jet noise 6 and vortex shedding noise 7 from shear flow
If this can be prevented, it is possible to greatly reduce the outflow airflow noise at the airflow supply / exhaust port to the wind tunnel measurement section and the space.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術で
は、低騒音風洞、トンネル換気塔、大空間換気装置或い
は低騒音型空調機から発生する騒音を更に低減するため
の有効なノズルの流出気流騒音低減技術は提供されてい
なかった。However, in the prior art, there is an effective nozzle outlet airflow for further reducing noise generated from a low noise wind tunnel, a tunnel ventilation tower, a large space ventilation system or a low noise type air conditioner. No noise reduction technology was provided.
【0009】例えば、2重ノズルを用いて同軸二重噴流
を形成すれば噴流騒音6が低減される旨は当業者に良く
知られているが、該副噴流を与えるための複雑な装置や
配管系が不可欠であるという問題が存在する。For example, it is well known to those skilled in the art that the jet noise 6 can be reduced by forming a coaxial double jet using a double nozzle, but complicated devices and pipes for providing the sub jet are known. There is the problem that the system is essential.
【0010】また、ノズル11の先端部に噴流騒音防止
作用を奏する特別なアダプタを付加することも提案され
ているが、該アダプタ自体が高周波成分の気流騒音(風
切り音)を発生してしまうという問題があった。It has also been proposed to add a special adapter for preventing jet noise at the tip of the nozzle 11, but the adapter itself generates high-frequency air current noise (wind noise). There was a problem.
【0011】さらに、高速噴流の場合にはノズル先端か
らの渦放出音7は噴流騒音6に比較して小さくて目立た
ないため、この渦放出音7に対する防止技術は噴流騒音
6に対する技術に比較して研究がされていない。従って
噴流騒音6を低減する技術を研究すればする程、ノズル
先端からの渦放出音7が騒音源として将来的にクローズ
アップされてしまうのである。Further, in the case of a high-speed jet, the vortex emission sound 7 from the nozzle tip is small and inconspicuous as compared with the jet noise 6, so that the technology for preventing the vortex emission sound 7 is compared with the technology for the jet noise 6. Has not been studied. Therefore, as the technology for reducing the jet noise 6 is researched, the vortex emission sound 7 from the nozzle tip will be brought up as a noise source in the future.
【0012】本発明は上記した従来技術の各種問題に鑑
みて提案されたもので、ノズルの流出気流から生ずる噴
流騒音と渦放出音の両者を有効に低減することが出来る
様な、低騒音風洞計測部、トンネル換気塔低騒音排気
口、大空間換気装置の低騒音空気給気口或いは低騒音型
空調機の空気吐出口等に用いられる低騒音型気流吹出口
の提供を目的としている。The present invention has been proposed in view of the above-mentioned various problems of the prior art, and has a low-noise wind tunnel capable of effectively reducing both jet noise and vortex emission noise generated from an outflow airflow from a nozzle. It is an object of the present invention to provide a low-noise airflow outlet used for a measuring unit, a low-noise air outlet of a tunnel ventilation tower, a low-noise air supply port of a large space ventilation device, or an air discharge port of a low-noise air conditioner.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】発明者は種々研究及び検
討の結果、次のことを見出だした。As a result of various studies and studies, the inventor has found the following.
【0014】噴流騒音の大きさは噴流周囲の剪断流の強
さ(流速の変化率)に依存し、この剪断流の強さはノズ
ル内面の境界層の状態に影響を受けている。そして、こ
の境界層においては、層流境界層は乱流境界層に比較し
て周方向に同時性がある剪断流をつくり易い性質があ
り、且つ同時性がある渦放出についても乱流境界層より
も行い易いという性質がある。The magnitude of the jet noise depends on the strength of the shear flow around the jet (the rate of change of the flow velocity), and the strength of the shear flow is affected by the state of the boundary layer on the inner surface of the nozzle. In this boundary layer, the laminar boundary layer has a property that it is easy to create a shear flow having a synchronicity in the circumferential direction as compared with the turbulent boundary layer, and the turbulent boundary layer also has a vortex discharge with the synchronism. There is a property that it is easier to perform.
【0015】従って、ノズル内面の境界層を乱流境界層
にしてしまうこと、周方向の境界層の厚さを非一様にす
ることにより、境界層内の周方向の同時性を弱め、或い
は境界層を(主流に大きな影響を与えない範囲で)厚く
することにより、剪断流の強さを弱め、剪断流に基づく
噴流騒音6や渦放出騒音7を低減することが可能とな
る。このような現象を実現するためには、図17に示す
ノズル11の主要部分である縮流ダクト12の下流側に
付く直ダクト13の長さLを長くすることが一般的であ
る。この直ダクト13の長さLを変えたときにノズル周
囲に発生する騒音が変化する様子を実験的に確認した結
果が図18である。ノズル口径をDとし、この図では横
軸に長さLと口径Dの比を用い、縦軸に直ダクト無しの
L=0の場合の発生騒音レベルをOdB(A)とした相
対騒音レベルを用い、ノズル流出流速が80m/sと4
0m/sの2つの場合の結果を示している。L=0から
Lが大きくなるに従い、ノズル流出気流発生音が低減し
ていき、L=1.5D〜2.0Dの時に最も小さくなっ
て、その後また大きくなる。2.0Dより長くなるに従
い発生音が大きくなることはノズル内面の乱流境界層が
大きく強くなって境界層発生騒音が増大するためであ
り、Lが0から1.5Dまで長くなる過程で発生音が低
下する状況が上述の現象である。しかし、縮流後の直ダ
クトが1.5D以上も長いようなノズルは、低騒音風
洞、トンネル換気塔、大空間換気装置或いは低騒音型空
調機等の各装置を必要以上に大型化するので、実用的で
はない。Therefore, by making the boundary layer on the inner surface of the nozzle a turbulent boundary layer and making the thickness of the circumferential boundary layer non-uniform, the circumferential synchronism in the boundary layer is weakened, or By increasing the thickness of the boundary layer (to the extent that the main flow is not significantly affected), the strength of the shear flow can be reduced, and the jet noise 6 and the vortex emission noise 7 based on the shear flow can be reduced. In order to realize such a phenomenon, it is general to lengthen the length L of the straight duct 13 attached to the downstream side of the contraction duct 12 which is the main part of the nozzle 11 shown in FIG. FIG. 18 shows the result of experimentally confirming how noise generated around the nozzle changes when the length L of the straight duct 13 is changed. In this figure, the nozzle diameter is D, the horizontal axis is the ratio of the length L to the diameter D, and the vertical axis is the relative noise level where OdB (A) is the generated noise level when L = 0 without a straight duct. The nozzle outflow velocity is 80m / s and 4
The results for the two cases of 0 m / s are shown. As L increases from L = 0, the nozzle outflow airflow generation noise decreases, and becomes minimum when L = 1.5D-2.0D, and then increases again. The reason why the generated sound becomes larger as the length becomes longer than 2.0D is that the turbulent boundary layer on the inner surface of the nozzle becomes larger and stronger, and the noise generated by the boundary layer increases. The situation where the sound is reduced is the above-mentioned phenomenon. However, a nozzle whose straight duct after contraction is longer than 1.5D will increase the size of each device such as a low-noise wind tunnel, a tunnel ventilation tower, a large space ventilation system or a low-noise air conditioner more than necessary. Not practical.
【0016】一般的かつ実用的なノズル直ダクトの長さ
であるL=約0.5Dのままで、直ダクトが長さ1.5
D〜2.0Dの時と同等にノズル流出気流発生音を低減
する技術を提案することが本発明の課題である。[0016] While the length L of the general and practical nozzle straight duct remains at about 0.5D, the straight duct has a length of 1.5D.
It is an object of the present invention to propose a technique for reducing the nozzle outflow airflow generation sound as in the case of D to 2.0D.
【0017】また、ノズル内面の境界層を制御する手段
を直接ノズル内面に取付けると、その手段自体が風切り
騒音(剥離流れ騒音)を発生して新たな騒音源になるた
め、直ダクトより上流にある流速が遅い縮流ダクトの内
面に境界層制御機構を設ける手法が良いとする提案があ
る。(本出願人による特願平2−228107号)。し
かし、この発明は、本発明が解決しようとする課題と同
様な課題を充分に解決できるように一見みなされるが、
実施に当って期待する効果を産むような境界層制御手法
を確定する段階で解明すべき未知の項目が多数残ってお
り、実用化が遅くなる技術と考える。Further, if means for controlling the boundary layer on the inner surface of the nozzle is directly attached to the inner surface of the nozzle, the means itself generates wind noise (separation flow noise) and becomes a new noise source. There is a proposal that a method of providing a boundary layer control mechanism on the inner surface of a contraction duct having a low flow velocity is good. (Japanese Patent Application No. 2-228107 by the present applicant). However, the present invention is apparently considered to be able to sufficiently solve the same problem as the problem to be solved by the present invention,
There are many unknown items that need to be elucidated at the stage of determining the boundary layer control method that will produce the expected effect in implementation, and this is considered to be a technology that will be slowed down to practical use.
【0018】また、ノズル吹出口近傍の直ダクト内面
(気流接触面)に風切り音の発生が非常に小さい形で境
界層制御機構を設ける手法として、内面へ部分的に超音
波を照射したり、内面を部分的に加熱したり、内面に流
れ方向と平行な縞状の表面粗さが大きい部分を作った
り、内面に細い線材状の突起物を流れ方向と平行に複数
本取付けたり、内面に流れ方向と平行な複数箇所のスリ
ット状溝或いは切欠を設けることが好ましい、とする提
案がある(本出願人による特願平3−178122
号)。これらの手法はノズルダクト内面(気流接触面)
上の流れが部分的に乱流境界層へ遷移することを促進す
るが、その境界層の厚さを部分的に大きく変化させるだ
けの効果を導かないので、渦放出音や噴流音を大きく低
減することは困難である。一方、境界層厚さを大きく変
化させるため境界層制御機構の各寸法等を大きくする
と、それに伴って各部材或いはその付加物から発生する
風切り騒音が大きくなってしまうという短所がある。Further, as a method of providing a boundary layer control mechanism on the inner surface (air flow contact surface) of the straight duct near the nozzle outlet in such a manner that the generation of wind noise is very small, the inner surface is partially irradiated with ultrasonic waves, Partially heat the inner surface, create a stripe-shaped portion with large surface roughness parallel to the flow direction on the inner surface, attach multiple thin wire-shaped protrusions on the inner surface parallel to the flow direction, There is a proposal that it is preferable to provide a plurality of slit-shaped grooves or notches parallel to the flow direction (Japanese Patent Application No. 3-178122 by the present applicant).
issue). These methods use the inner surface of the nozzle duct (airflow contact surface)
Although the above flow promotes the partial transition to the turbulent boundary layer, it does not lead to the effect of partially changing the thickness of the boundary layer, so that the vortex emission sound and the jet sound are greatly reduced. It is difficult to do. On the other hand, when the dimensions and the like of the boundary layer control mechanism are increased in order to greatly change the thickness of the boundary layer, there is a disadvantage in that wind noise generated from each member or its additional material increases accordingly.
【0019】[0019]
【発明の原理】本発明は、構成物自身からの風切り音を
殆ど発生しないままの状態で、気流吹出口近傍の直ダク
ト気流接触面(内面)上の境界層が部分的に乱流境界層
へ遷移することを促進することにより、境界層厚さの周
方向分布を著しく変化させてノズル先端からの渦放出の
周方向の同時性を微弱化し、またノズル流出気流の剪断
流領域の速度差を小さくすることが可能になる。この結
果として、渦放出音が低減され、また、剪断流からの噴
流騒音が低減して、より静かなノズル流出気流を提供す
ることが可能になる。下記に述べる本発明の構成を実施
することにより、前述の課題が解決できる。殊に、気流
が高速で制御機構自体からの風切り音が問題になりやす
い領域においても、ノズル内面の境界層を直接制御して
さらに風切り音が殆ど発生しないように構成しているこ
とが、本発明の特記すべき原理の一つである。The principle of the present invention is that the boundary layer on the airflow contact surface (inner surface) of the direct duct near the airflow outlet is partially turbulent while the wind noise from the component itself is hardly generated. Significantly changes the circumferential distribution of the boundary layer thickness, weakens the circumferential synchrony of vortex shedding from the nozzle tip, and the velocity difference in the shear flow region of the nozzle outflow. Can be reduced. As a result, vortex shedding noise is reduced, and jet noise from the shear flow is reduced, making it possible to provide a quieter nozzle exit airflow. The above-described problems can be solved by implementing the configuration of the present invention described below. Particularly, even in a region where the airflow is high and the wind noise from the control mechanism itself is likely to be a problem, the configuration is such that the boundary layer on the inner surface of the nozzle is directly controlled so that the wind noise is hardly generated. This is one of the notable principles of the invention.
【0020】[0020]
【発明の構成】本発明によれば、空間へ気流が流出する
際に発生する騒音を低減するためにノズルの吹出し口の
近傍に直ダクトを設けた気流吹出口において、前記直ダ
クトの気流接触面に部分的な乱流境界層遷移促進手段
(微少縦渦発生機構)が設けられ、その乱流境界層遷移
促進手段は出口端に向って吹出口の面積が連続的に徐々
に変化(減少又は増大)しており、その直ダクトの長さ
は、吹出口口径に対し0.3ないし0.8となってい
る。According to the present invention, in order to reduce the noise generated when an airflow flows out into a space, an airflow outlet provided with a straight duct near the outlet of the nozzle has an airflow contact with the straight duct. A partial turbulent boundary layer transition promoting means (micro longitudinal vortex generating mechanism) is provided on the surface, and the turbulent boundary layer transition promoting means continuously changes (decreases) the area of the outlet toward the outlet end. Or the length of the straight duct is 0.3 to 0.8 with respect to the outlet diameter.
【0021】本発明の実施に際して、前記低騒音風洞装
置は計測部が開放空間にあるタイプのものでも或いは半
開放空間にあるものでも良い。また、回流式の風洞でも
吹出し式の風洞でも本発明を実施することができる。こ
れに加えて本発明は、トンネル換気塔の排気口の低騒音
化や、大空間設備の低騒音型空気給気口或いは低騒音型
空調機の空気吐出口等の気流吹出口にも実施できる。さ
らにノズル吹出し口断面が円形でも多角形でも良い。In practicing the present invention, the low-noise wind tunnel device may be of a type in which the measuring unit is in an open space or a device in a semi-open space. Further, the present invention can be implemented in a circulating wind tunnel or a blowing wind tunnel. In addition to this, the present invention can be applied to a low-noise air outlet of a tunnel ventilation tower, and a low-noise air supply port of a large space facility or an air flow outlet such as an air discharge port of a low-noise air conditioner. . Further, the cross section of the nozzle outlet may be circular or polygonal.
【0022】前記気流吹出口近傍の直ダクト気流接触面
に設ける部分的な乱流境界層遷移促進機構は、出口端に
向って吹出口の面積が連続的に徐々に変化(減少または
増大)する様に構成されており、例えば、吹出口先端部
で最大断面積になる様に半円錐状突起物や三角錐状突起
物或いは多角錐状突起物を流れ方向と平行に複数本形成
するのが好ましい。また、吹出口先端部で最大巾になる
三角形状切欠や半弓形状切欠を流れ方向と平行に複数形
成することが好ましい。The partial turbulent boundary layer transition promoting mechanism provided on the direct duct airflow contact surface near the airflow outlet is such that the area of the outlet gradually changes (decreases or increases) continuously toward the outlet end. For example, a plurality of semi-conical projections, triangular pyramid projections, or polygonal pyramid projections are formed in parallel with the flow direction so as to have a maximum cross-sectional area at the tip end of the outlet. preferable. In addition, it is preferable to form a plurality of triangular notches or semi-arcuate notches having the maximum width at the outlet end portion in parallel with the flow direction.
【0023】[0023]
【作用】上記した様な構成を具備する本発明の低騒音型
の気流吹出口によれば、部分的な乱流境界層への遷移を
促進する手段を吹出口近傍の直ダクト気流接触面(直ダ
クト内面)に設けたので、気流吹出口内面の境界層が部
分的に乱流境界層に遷移する。この部分的な乱流境界層
への遷移によって周方向の境界層の厚さは非一様になる
こと、及び、構成物の断面積が連続的に徐々に変化する
ことにより、構成物からの風切り音の発生が十分に抑え
てられ、主流(コア流)に影響を及ぼさない範囲で境界
層の厚さの非一様性を益々大きくすることができる。こ
のことは、短い直ダクトにおいて境界層の平均厚さを強
制的に通常よりも厚くすることに相当する。According to the low-noise airflow outlet of the present invention having the above-described structure, the means for promoting the transition to the partial turbulent boundary layer is provided with a direct duct airflow contact surface near the air outlet. (The inner surface of the straight duct), the boundary layer on the inner surface of the airflow outlet partially transitions to the turbulent boundary layer. The transition to the partial turbulent boundary layer makes the thickness of the boundary layer in the circumferential direction non-uniform, and the cross-sectional area of the component changes continuously and gradually. The generation of wind noise is sufficiently suppressed, and the non-uniformity of the thickness of the boundary layer can be further increased within a range that does not affect the main flow (core flow). This corresponds to forcing the average thickness of the boundary layer to be greater than usual in short straight ducts.
【0024】これ等の結果として、境界層内の流体力学
的な各因子の周方向の同時性が弱まり、剪断流の強さも
弱まることとなり、境界層や剪断流に起因する渦放出音
や噴流騒音を低減することが可能になる。従って、従来
は実用的な低減化が困難であったノズル吹出口周辺から
発生する流出気流騒音を、効果的に低減することができ
るのである。As a result, circumferential synchronism of the hydrodynamic factors in the boundary layer is weakened, the strength of the shear flow is also weakened, and the vortex emission sound and the jet flow caused by the boundary layer and the shear flow are reduced. Noise can be reduced. Therefore, the outflow airflow noise generated from the vicinity of the nozzle outlet, which has been difficult to reduce practically, can be effectively reduced.
【0025】また本発明では、直ダクト内面に設ける境
界層制御機構がそれ自体が風切り音(剥離流れ騒音)を
発生しない構造で構成されるために、高速な気流が通過
する直ダクト部での制御であっても、制御機構自体が新
たな騒音源となってしまうことは無い。さらに、この制
御機構は直ダクトへ部分的に設けることが重要であるた
めに、ノズル全体の形状を大きく変形することやノズル
の寸法が大型化することも無く、2重ノズルの場合やノ
ズル上流側での境界層制御を行う場合の様に、構造が複
雑になることも無い。In the present invention, since the boundary layer control mechanism provided on the inner surface of the straight duct itself has a structure that does not generate wind noise (separation flow noise), the boundary layer control mechanism in the straight duct portion through which the high-speed airflow passes is provided. Even with control, the control mechanism itself does not become a new noise source. Furthermore, since it is important that this control mechanism is provided partially in the straight duct, the shape of the entire nozzle is not significantly deformed and the size of the nozzle is not increased. The structure does not become complicated as in the case where the boundary layer control is performed on the side.
【0026】本発明の気流吹出口は、上述した各構成要
件がもたらす作用効果により、乱流境界層の部分的遷移
促進機構を備えていない標準的な吹出口から発生する流
出気流騒音に比較して、最大約5dB静かになる。この
騒音低減量は、先に従来技術として説明した事例(特願
平3−178122号)の騒音低減効果を約3dB上回
って、吹出口の流出気流騒音を低減するものである。The airflow outlet of the present invention has a function and an effect obtained by each of the above-mentioned components, and can be compared with an outflow airflow noise generated from a standard airflow outlet which is not provided with a partial transition promoting mechanism of a turbulent boundary layer. The maximum is about 5 dB quieter. This noise reduction amount is about 3 dB higher than the noise reduction effect of the case described in the prior art (Japanese Patent Application No. 3-178122), thereby reducing the outflow airflow noise at the outlet.
【0027】[0027]
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0028】図1において、ノズル11の吹出し口5の
近傍の直ダクト13の気流接触面に乱流境界層遷移促進
機構である半円錐状突起0.06Lから0.12Lのピ
ッチ間隔で内周上に複数個取付けてある。ここでLは直
ダクト13の長さであり、吹出口口径0.3倍から0.
8倍が通常用いる長さである。In FIG. 1, the inner surface of the straight duct 13 near the outlet 5 of the nozzle 11 at a pitch interval of 0.06 L to 0.12 L from the semi-conical projection 0.06 L to the turbulent boundary layer transition promoting mechanism is provided on the air flow contact surface. There are several mounted above. Here, L is the length of the straight duct 13 and is 0.3 to 0.1 times the diameter of the outlet.
Eight times is the length normally used.
【0029】図2、3、4は半円錐状突起を取付けてあ
るノズルの見取図と半円錐状突起物の各寸法の定めてい
る。この突起の長さは0.1Lから0.3Lが好まし
く、吹出口先端に一致する突起後端の最大面積部の半円
半径は0.025Lから0.05Lが好ましい。この寸
法の突起物の列によって、突起物からの風切り音の発生
を十分に抑えて直ダクト内面の境界層を複数箇所部分の
乱流境界層への遷移を促進でき、吹出口先端からの渦放
出音や噴流の剪断流領域から発生する噴流騒音を低減で
きる。FIGS. 2, 3 and 4 show a sketch of a nozzle having a semi-conical projection and the dimensions of the semi-conical projection. The length of this projection is preferably 0.1 L to 0.3 L, and the semicircular radius of the largest area at the rear end of the projection corresponding to the tip of the outlet is preferably 0.025 L to 0.05 L. With a row of protrusions of this size, it is possible to sufficiently suppress the generation of wind noise from the protrusions and promote the transition of the boundary layer on the inner surface of the straight duct to a turbulent boundary layer at multiple locations, and the vortex from the tip of the outlet The emission noise and jet noise generated from the shear flow region of the jet can be reduced.
【0030】図5、6、7は、図2、3、4の実施例に
おける吹出口先端内面の突起物(半円錐形)を、三角錐
状突起物にする場合の実施例を示すものであり、三角錐
状突起物の各構成寸法を定めている。突起物は0.05
Lから0.1Lのピッチ間隔で内周上に複数個取付けて
あり、長さは0.1Lから0.4Lが好ましい。三角錐
状突起物の後端の巾は0.05Lから0.1Lでその高
さ(厚み)は0.03Lから0.1Lが好ましい。図
5、6、7で示す様な構成によれば、吹出口先端からの
渦放出音や噴流の剪断流領域から発生する噴流騒音を低
減できて、なお且つ突起物からの風切り音の発生はきわ
めて少ないものである。FIGS. 5, 6, and 7 show an embodiment in which the protrusion (semi-conical shape) on the inner surface of the outlet end in the embodiment of FIGS. In addition, each constituent dimension of the triangular pyramid-shaped projection is determined. The protrusion is 0.05
Plural pieces are mounted on the inner circumference at a pitch interval of L to 0.1 L, and the length is preferably 0.1 L to 0.4 L. The width of the rear end of the triangular pyramid-shaped projection is preferably 0.05 L to 0.1 L, and the height (thickness) thereof is preferably 0.03 L to 0.1 L. According to the configuration as shown in FIGS. 5, 6, and 7, vortex emission noise from the outlet end and jet noise generated from the shear flow region of the jet can be reduced, and wind noise from the projections can be reduced. Very few.
【0031】図8及び図9は本発明の別の実施例を示し
ており、多角錐状突起物17で構成した境界層制御機構
を、直ダクト13の内面に流れ方向と平行に複数個取付
けてある。ここで、該多角錐状突起物17のピッチ間隔
は0.06Lから0.12Lである。この多角錐状突起
物17の長さK2は0.1Lから0.3Lで、吹出口先
端に一致する突起物後端の巾は0.06Lから0.12
Lである。更に、その高さ(厚み)h1は0.03Lか
ら0.1Lが好ましい。この実施例では、突起物17自
体からの風切り音の発生が小さく、ノズル11内面の乱
流境界層への部分的な遷移を乱流塊の発生により促進
し、境界層内の周方向の同時性を弱めて渦放出音や噴流
騒音を低減する。FIGS. 8 and 9 show another embodiment of the present invention, in which a plurality of boundary layer control mechanisms constituted by pyramidal projections 17 are mounted on the inner surface of the straight duct 13 in parallel with the flow direction. It is. Here, the pitch interval between the polygonal pyramid-shaped projections 17 is 0.06 L to 0.12 L. The length K2 of the polygonal pyramid-shaped projection 17 is 0.1 L to 0.3 L, and the width of the rear end of the projection corresponding to the front end of the outlet is 0.06 L to 0.12.
L. Further, the height (thickness) h1 is preferably from 0.03 L to 0.1 L. In this embodiment, the generation of wind noise from the projection 17 itself is small, the partial transition of the inner surface of the nozzle 11 to the turbulent boundary layer is promoted by the generation of a turbulent mass, and the circumferential To reduce vortex shedding noise and jet noise.
【0032】図10、図11、図12も本発明の別の実
施例を示し、境界層制御機構を、直ダクト13の内面に
流れ方向と平行に形成された複数の溝18により構成し
てある。この溝18は、三角錐状溝(図11)或いは半
円錐状溝(図12)であり、隣接する溝18間のピッチ
間隔は0.06Lから0.12Lである。この溝18の
長さK3は0.1Lから0.3Lで、吹出口先端に一致
する溝後端の巾b2は0.05Lから0.1Lであり、
その深さh2は0.03Lから0.06Lが好ましい。
この実施例では、三角錐状溝または半円錐状溝18自体
からの風切り音の発生が小さく、微小段差による乱流塊
の発生でノズル内面の乱流層への部分的な遷移を促進
し、境界層内の周方向の同時性を弱めて渦放出音や噴流
騒音を低減している。FIGS. 10, 11 and 12 show another embodiment of the present invention, wherein the boundary layer control mechanism is constituted by a plurality of grooves 18 formed in the inner surface of the straight duct 13 in parallel with the flow direction. is there. The groove 18 is a triangular pyramidal groove (FIG. 11) or a semi-conical groove (FIG. 12), and a pitch interval between adjacent grooves 18 is 0.06 L to 0.12 L. The length K3 of the groove 18 is 0.1 L to 0.3 L, and the width b2 of the groove rear end corresponding to the front end of the outlet is 0.05 L to 0.1 L.
The depth h2 is preferably from 0.03 L to 0.06 L.
In this embodiment, the generation of wind noise from the triangular pyramidal groove or the semi-conical groove 18 itself is small, and the generation of a turbulent mass due to a minute step promotes a partial transition to a turbulent layer on the inner surface of the nozzle. Vortex shedding noise and jet noise are reduced by reducing the synchronism in the circumferential direction in the boundary layer.
【0033】図13、図14、図15も本発明の別の実
施例を示しており、直ダクト13の吹出口先端部におい
て最大幅となる三角形状切欠19により、境界層制御機
構を構成したものである。該切欠19は流れ方向と平行
に設けられ、0.06Lから0.12Lのピッチ間隔で
複数個設けて構成されている。この切欠19の長さK4
は0.1Lから0.3Lであり、吹出口先端での巾b3
は0.05Lから0.1Lが好ましい。図示はされてい
ないが、この切欠19は同様寸法の半弓型状の切欠とし
て構成しても同等な効果を奏する。FIGS. 13, 14 and 15 show another embodiment of the present invention. A boundary layer control mechanism is constituted by a triangular notch 19 having the maximum width at the end of the outlet of the straight duct 13. Things. The notches 19 are provided in parallel with the flow direction, and a plurality of the notches 19 are provided at a pitch interval of 0.06 L to 0.12 L. Length K4 of this notch 19
Is 0.1L to 0.3L, and the width b3 at the tip of the outlet is
Is preferably 0.05 L to 0.1 L. Although not shown, the same effect can be obtained even if the notch 19 is configured as a semi-arc-shaped notch of the same size.
【0034】図13、図14、図15の実施例では、三
角形状切欠19自体からの風切り音の発生が小さい。そ
して三角形状切欠19を通して行われるノズル外気流と
の流通により乱流塊を発生し、以てノズル11内面を部
分的に乱流境界層に遷移するのを促進し、境界層内の周
方向の同時性を弱めて渦放出音や噴流騒音を低減するの
である。In the embodiments shown in FIGS. 13, 14, and 15, the generation of wind noise from the triangular notch 19 itself is small. Then, a turbulent mass is generated by the flow with the outside air flow of the nozzle performed through the triangular notch 19, thereby promoting the transition of the inner surface of the nozzle 11 partially to the turbulent boundary layer. It reduces vortex shedding noise and jet noise by reducing synchronism.
【0035】[0035]
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.
【0036】(1) ノズル吹出口直前のノズル内面境
界層流れの周方向の同時性を弱めて流出する噴流周囲の
剪断流の強さを低減し、剪断流に基づく噴流騒音や渦放
出騒音を低減できる。(1) The strength of the shear flow around the outflowing jet is reduced by reducing the circumferential synchronization of the boundary layer flow on the inner surface of the nozzle immediately before the nozzle outlet, and the jet noise and vortex emission noise based on the shear flow are reduced. Can be reduced.
【0037】(2) ノズル吹出口周辺に発生している
流出気流騒音を効果的に低減できる。(2) Outflow airflow noise generated around the nozzle outlet can be effectively reduced.
【0038】(3) 境界層制御機構自体からの風切り
音が新たな騒音源になることが防止できる。(3) Wind noise from the boundary layer control mechanism itself can be prevented from becoming a new noise source.
【0039】(4) 本発明で示す気流吹出口自体の外
観寸法は従来のものと概ね同一であり、吹出口周囲の空
間は有効に利用可能である。(4) The external dimensions of the airflow outlet itself shown in the present invention are substantially the same as those of the conventional airflow outlet, and the space around the air outlet can be used effectively.
【0040】(5) 従来から提案されている噴流騒音
の低減手法よりもその構成が比較的シンプルであり、容
易に実施できる。(5) The structure is relatively simpler than the conventionally proposed method of reducing jet noise, and can be easily implemented.
【図1】本発明の1実施例を示す側断面図。FIG. 1 is a side sectional view showing one embodiment of the present invention.
【図2】図1の実施例の要部を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing a main part of the embodiment of FIG. 1;
【図3】図1の実施例で用いられる突起を示す拡大側面
図。FIG. 3 is an enlarged side view showing a protrusion used in the embodiment of FIG. 1;
【図4】図1の実施例で用いられる突起を示す拡大端面
図。FIG. 4 is an enlarged end view showing a protrusion used in the embodiment of FIG. 1;
【図5】図1の実施例の突起を別の形状とした実施例を
示す斜視図。FIG. 5 is a perspective view showing an embodiment in which the protrusion of the embodiment of FIG. 1 is formed in another shape.
【図6】図5の実施例で用いられる突起を示す拡大側面
図。FIG. 6 is an enlarged side view showing a projection used in the embodiment of FIG. 5;
【図7】図5の実施例で用いられる突起を示す拡大端面
図。FIG. 7 is an enlarged end view showing a projection used in the embodiment of FIG. 5;
【図8】本発明のその他の実施例を示す側断面図。FIG. 8 is a side sectional view showing another embodiment of the present invention.
【図9】図8の実施例で用いられる突起を示す拡大斜視
図。FIG. 9 is an enlarged perspective view showing a projection used in the embodiment of FIG. 8;
【図10】本発明の更に別の実施例を示す側断面図。FIG. 10 is a side sectional view showing still another embodiment of the present invention.
【図11】図10で示す実施例で用いられる溝を示す拡
大斜視図。FIG. 11 is an enlarged perspective view showing a groove used in the embodiment shown in FIG. 10;
【図12】図11で示す溝の配置を示す端面図。FIG. 12 is an end view showing the arrangement of the grooves shown in FIG. 11;
【図13】本発明の実施例を示す側断面図。FIG. 13 is a side sectional view showing an embodiment of the present invention.
【図14】図13の実施例で用いられる切欠を示す斜視
図。FIG. 14 is a perspective view showing a notch used in the embodiment of FIG. 13;
【図15】図14で示す切欠の配置を示す端面図。FIG. 15 is an end view showing the arrangement of the notches shown in FIG. 14;
【図16】気流吹出口からの噴流の構造と、そこから発
生する騒音の状態を説明するための側面図。FIG. 16 is a side view for explaining a structure of a jet from an airflow outlet and a state of noise generated from the jet.
【図17】気流吹出口の基本的な構成を示す側断面図。FIG. 17 is a side sectional view showing a basic configuration of an airflow outlet.
【図18】ノズル直ダクトの長さとノズル口径との比と
発生音との関係を示す実験結果を示す図面。FIG. 18 is a view showing an experimental result showing a relationship between a ratio of a length of a nozzle straight duct to a nozzle diameter and a generated sound.
1・・・計測部噴流 2・・・主流領域 3・・・乱流混合領域 4・・・剪断流 5・・・吹出し口 6・・・噴流騒音 7・・・渦放出音 11・・・ノズル 13・・・突起 17・・・突起体 18・・・溝 19・・・孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Jet part of measurement part 2 ... Main flow area 3 ... Turbulent mixing area 4 ... Shear flow 5 ... Outlet 6 ... Jet noise 7 ... Vortex emission sound 11 ... Nozzle 13 Projection 17 Projection 18 Groove 19 Hole
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−110630(JP,A) 特開 平4−292518(JP,A) 特開 平5−26762(JP,A) 実開 昭60−58262(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 9/00 - 9/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-110630 (JP, A) JP-A-4-292518 (JP, A) JP-A-5-26762 (JP, A) 58262 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01M 9/00-9/08
Claims (1)
を低減するためにノズルの吹出し口の近傍に直ダクトを
設けた気流吹出口において、前記直ダクトの気流接触面
に部分的な乱流境界層遷移促進手段が設けられ、その乱
流境界層遷移促進手段は出口端に向って吹出口の面積が
連続的に徐々に変化しており、その直ダクトの長さは、
吹出口口径に対し0.3ないし0.8であることを特徴
とする気流吹出口。An airflow outlet provided with a straight duct near an outlet of a nozzle in order to reduce noise generated when an airflow flows out into a space. The flow boundary layer transition promoting means is provided, and the turbulent boundary layer transition promoting means has an area of the outlet gradually changing continuously toward the outlet end, and the length of the straight duct is
An airflow outlet having a diameter of 0.3 to 0.8 with respect to the outlet diameter.
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- 1992-12-28 JP JP04348143A patent/JP3139587B2/en not_active Expired - Fee Related
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