JPH04110630A

JPH04110630A - 風洞用ノズル

Info

Publication number: JPH04110630A
Application number: JP22810790A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Maruta; 芳幸丸田
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1990-08-31
Filing date: 1990-08-31
Publication date: 1992-04-13
Also published as: JPH0581852B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は、計測部へ気流を通過させる風洞装置に用いら
れ、気流発生時の騒音を低減することが出来る風洞用ノ
ズルに関するものである。

［従来の技術］ノズルとベルマウス部との間の開放空間に計測部を有す
るオープン形成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ａす型の風洞では、計測部に発生する
騒音の主要成分はノズルからの渦放ａ音や噴流騒音であ
る。

第９図は、その様な風洞で用いられるノズルから噴出す
る噴流の状態を示している。そして、ノズル１から噴出
する噴流には、符号２で示す主流（コア流）と符号３で
示す剪断流とがある。

この剪断流３は、ノズル先端部４から放８された渦（第
９図では図示せず）、及び主流２とその周囲に存在する
静止流体との速度差に基づ（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３はその周囲へ噴流騒音（
符号５で示す）を発生する。また、ノズル１の内面にお
ける境界層に起因する渦がノズル先端部４から放出され
るので、渦放出に基づく音（符号６で示す）がノズルの
周囲に放射されて騒音の原因となる。

なお、副次的な騒音源として乱流による騒音があり、こ
れは噴流の下流側の乱流域からの放射されるものである
。

ここで、風洞用ノズルからの噴流騒音、特に第９図中符
号５．６で示されている騒音を防止することが出来れば
噴流騒音は大幅に軽減する。

［発明が解決しようとする課題］しかし、従来の技術では有効な騒音防止技術は提供され
ていなかった。

例えば、２重ノズルを用いて同軸二重気流を形成すれば
噴流騒音が低減される旨は当業者に良く知られているが
、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。

また、ノズル１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。

さらに、高速噴流の場合にはノズル先端からの渦放出音
は噴流騒音に比較して小さくて目立たないため、この渦
放ａ音に対する防止技術は噴流騒音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が騒音源としてクローズアップ
されてしまうのである。

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、ノズルからの噴流が生ずる騒音を有効に低減
することが出来る風洞用ノズルの提供を目的としている
。

［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。

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。

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（流体力学的な各因子の）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や渦放出騒音を低減することが可
能となる。

ここで、気流が高速で流れるノズルの後半部（下流側の
半分部）の内面側に境界層を制御する手段を取り付ける
と、その手段自体が風切り音（剥離流れ騒音）を発生し
て新たな騒音源となってしまうという事にも留意する必
要がある。

本発明の風洞用ノズルは、計測部へ気流を通過させる風
洞装置に用いられる風洞用ノズルにおいて、ノズル上流
側の風洞ダクトの内壁面に境界層制御機構を設けている
。

本発明の実施に際して、前記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タイ
プのものでも良い。また、回流式の風洞でも吹き出し形
式の風洞でも本発明を実施することが出来る。さらに、
ノズル吹出し凹断面が円形でも多角形でも良い。

ここで前記境界層制御機構としては、ポルテックスジェ
ネレータ形式のものを用いるのが好ましい。また、ノズ
ル内面の表面粗さを部分的に大きくして境界層の制御を
行うように構成することも好ましい。さらに、二次気流
注入方式により境界層の制御を行うように構成すること
も好ましい。

これに加えて本発明を実施するに際しては、ノズル（縮
流側）よりも上流の整流装置部でダクト内壁面近傍の流
れに乱れを与えたり、その流れの流速を主流よりも遅く
する様に構成するのが好ましい。

［作用］上記した様な構成を有する本発明の風洞用ノズルによれ
ば、ノズル上流側の風洞ダクトの内壁面に設けた境界層
制御機構により、ノズル内面の境界層を乱流境界層にす
る。周方向の境界層の厚さを非一様にする。或いは境界
層を主流（コア流）に大きな影響を与えない範囲で厚く
することが８来る。そしてこれにより、境界層内の流体
力学的な各因子の周方向の同時性を弱め、剪断流の強さ
が弱まって、剪断流に基づく噴流騒音や渦放出騒音を低
減することが可能になる。従って、従来は低減化が困難
であったノズル吹き出し四周辺から発生する気流騒音を
、効果的に低減することが出来るのである。

また本発明では、境界層制御機構をノズル上流側の風洞
タクトの内壁面に設けてあり、このノズル上流側の風洞
ダクトにおいては気流の流速は比較的低速であるため、
境界層制御機構自体か風切り音（剥離流れ騒音）を発生
して新たな騒音源吉なってしまう事は無い。

さらに、境界層制御機構をノズル上流側の風洞ダクトの
内壁面に設けたことから、風洞自体の寸法は従来のもの
と略々同一で良い。また、その構成が比較的シンプルで
あるため、二重ノズル構造としたりノズル先端に特殊な
アタプタを付加ｌ、た場合の様に構成がやたらと煩雑化
することも無い。

［実施例コ以下、第１図乃至第８図を参照して、本発明の実施例に
ついて説明する。なお、第１図〜第８図において、同一
の部材には同一の符号を付して重複説明を省略する。

第１〜４図は本発明の第１実施例を示しており、全体を
符号１０で示す風洞装置は風洞用ノズル１２とその上流
にある風洞ダクト１４とを含んでいる。そして、風洞タ
クト１４の内壁面１６にはポルテックスジェネレータ形
式の境界層制御機構１８か複数個配置されている。この
ポルテックスジェネレータ形式の境界層制御機構１８は
、その具体例が第２〜４図で示されている。

第２図に示すポルテックスジェネレータ形式の境界層制
御機構２０は、内壁面１６（第１図）に接触する基部２
２及びそれと垂直な垂直部分２４とか長方形をしている
。また、第３図に示す境界層制御機構２６は、円形の基
部２８と円筒形の垂直部３０とを有している。第４図に
示す境界層制御機構３２においては、基部３４は長方形
をしているが垂直部３６は三角形となっている。

第１〜４図の第１実施例によれば、風洞ダクト１４の内
壁面１６に設けたポルテックスジェネレータ形式の境界
層制御機構１８（２０，２６，３２）によって、風洞ダ
クト１４内の境界層は乱流境界層となり、周方向の境界
層の厚さが非一様になり、或いは主流（第１図の矢印Ｍ
）に大きな影響を与えない範囲で境界層か厚くなる。こ
れにより、ノズル１４の内周の境界層内の流体力学的な
各因子の周方向の同時性が弱められ、剪断流に基づく噴
流騒音（第１図の符号５て伝播を示す音）や渦放出騒音
（第１図の符号６で伝播を示す音）が低減される。

第５図は本発明の第２実施例を示している。この実施例
では、風洞ダクト１４の内壁面１６にシート状の材′＃
１．４０が貼付されている。第５図ではさほど明瞭では
ないが、このシート状材料４０は表面粗さが大きい材質
を持つ。このシート状材料４０としては、金網、パンチ
ングメタル板、布ヤスリ、人工芝、或いは一方向性表面
加工を施ｊ、た特殊樹脂膜等を用いることが出来る。

またシート状材料４０は、風洞ダクト１４の内壁面１６
の周方向へ不均一に貼り合わされている。

なお、シート状材料４０の替りに固体微粒子（図示して
いない）を風洞ダクト１４の内壁面１６に吹付けて固着
しても良い。

この第２実施例の作用は、第１実施例の場合と略々同じ
であるので説明は省略する。

第６図は本発明の第３実施例を示している。この実施例
では、風洞ダクト１４の内壁面１６に形成した開口４４
を介して二次気流４Ｇが該ダクト内へ噴出する様に構成
されている。この間口４４は配管４８を介して吸音貯気
槽５０に連通しており、該吸音貯気槽５０は図示しない
（二次気流の）空気源へ接続している。

ここで、風洞ダクト１４内へ噴出、注入される二次気流
４６は吸音貯気槽５０等により低騒音となっているが、
敢て低乱流とする必要は無い。

この第３実施例によれば、二次気流４６を噴出させるこ
とにより、風洞ダクト１４内の内周面１６の境界層が乱
流境界層となり、周方向の境界層の厚さが非一様となり
、或いは境界層が厚くなるのである。その他の作用につ
いては、第１、第２実施例と略々同様である。なお、こ
の吸音貯気槽５０の近くに、二次気流の流量を調節する
制御機構（制御弁など）を取付けてもよい。

第７図及び第８図は本発明の第４実施例を示している。

この第４実施例は、風洞ダクト１４内の整流装置部５２
（第７図）において乱れ発生体５４を設けたものである
。

この乱れ発生体５４は、風洞ダクト１４内の境界層の流
れを層流ではなくて乱流となる様に制御する、あるいは
抵抗体となって周辺流れの流速を遅くする作用を有する
ものである。そして第８図から理解される様に、この実
施例では、乱れ発生体５４は風洞ダクト１４の周方向へ
ランダムに配置されている。

この実施例によれば、風洞ダクト１４内の内周面１６の
境界層が厚くなる、あるいは乱流境界層となるため、ノ
ズル１２内の境界層の周方向の同時性を弱めて剪断流の
強さを低減して、剪断流に基づく噴流騒音や渦放出騒音
を低減するのである。

［発明の効果］本発明の作用効果を以下に列挙する。

（１）　ノズル向流れの境界層内の周方向の同時性を弱
めて噴流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。

（２）　　ノズル吹き出し口周辺から発生する気流騒音
を効果的に低減出来る。

（３）　境界層制御機構自体か風切り音（剥離流れ騒音
）を発生して新たな騒音源となってしまう事が防止され
る。

（４）　風洞自体の寸法は従来のものと略々同一で良い
。

（５）　その構成が比較的シンプルであるため、二重ノ
ズル構造としたりノズル先端に特殊なアタプタを付加し
た場合の様に構成がやたらと煩雑化することも無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す断面側面図、第２図
は第１実施例で用いられるポルテックスジェネレータ形
式の境界層制御機構の一例を示す斜視図、第３図はこの
境界層制御機構の他の例を示す斜視図、第４図は該境界
層制御機構の更にその他の例を示す斜視図、第５図は本
発明の第２実施例を示す断面側面図、第６図は本発明の
第３実施例を示す断面側面図、第７図及び第８図はそれ
ぞれ本発明の第４実施例を示す断面側面図及び横断面図
、第９図は従来技術を示す側面図である。］−１１２・・・ノズル　　２・・・主流　　５．６・
・・騒音（の伝播波）　　１４・・・風洞ダクト　　１
６・・・風洞ダクト内周面　　１８．２０．２６．３２
・・・ポルテックスジェネレータ形式の境界層制御機構
４０・・・シート状の材料　　４４・・・風洞ダクト内
周面の開口　　４６・・・二次気流　　５２・・・風洞
ダクト内の整流装置部　　５４・・・乱れ発生体竿１＠曹輩２＠Ｙ３＠第４図第５＠メ７ｍシＹ６面７８回１ムヌヌ

Claims

【特許請求の範囲】

　計測部へ気流を通過させる風洞装置に用いられる風洞
用ノズルにおいて、ノズル上流側の風洞ダクトの内壁面
に境界層制御機構を設けたことを特徴とする風洞用ノズ
ル