ARTICLES FROM FLUENT NEWSLETTERS Spring, 2003 空力騒音 Sandeep Sovani (Fluent Inc )，Bipin Lokhande(Fluent India) 用しています．さらにFLUENT には，2種類の空力音響 モデルが実装され，検証を受けています．FLUENT 6.0 のLighthill-Curle音響モジュールは，壁境界の圧力変 動で発生した音が遠方場の観測点まで伝搬する様子 を扱うことができます．FLUENT 6.1に内蔵されている 音響モジュールはFfowcs-Williams-Hawkinsの理論に 基づくもので，境界面や内部面で放射された音が観測 点に向かう様子を計算することができます．しかも，観 騒音を発生する物体近傍のメッシュが，CFDシミュレーションの結果を大 測 点 は 計 算 領 域 の 内 部 か 外 部 か を問 い ま せ ん． きく左右する． FLUENT 6.1 の 結 果 は す で に ，SYSNOISE(LMS Internationalの音響モデリングツール)でインポートでき 流体力学的には，自動車のサイドミラーは高速の気 るようになっています． イドミラー後流の流れ構造は極度に非定常で，ドアや ウィンドウといった近傍の車体面は著しく非定常な圧力 変動を受けます．この非定常な圧力変動は最終的に， 実験値[1] 音圧レベル (dB) 流にさらされるブラフボディー(非流線型物体)です．サ 車体の内部および周囲に騒音(ノイズ)となって伝搬しま す． 流体領域で発生する音や，伝搬する音は，次の2つ の手法でシミュレーション可能です． 周波数(Hz) ■計算空力音響学(CAA)の手法：流れによって発生す CAAと空力音響モデルの結果は，いずれもミラーからそれほど離れてい る音場と流れとの相互作用を直接シミュレーションで扱 ない受信点での測定値とよく 一致している[2]． います．ここでいう直接とは，計算が物理の基本法則だ けに基づくもので，経 験 則を使用しないという意味で サイドミラーについて，後流乱流場で発生する音のシ す． ミュレーションを実施しました．FLUENT で利用したのは， ■空力音響モデルの手法：音源から受信者に伝搬する CAAとFfowcs-Williams-Hawkinsの定式化です．一般 音を扱います． 的なミラー形状として，半円筒の先に円筒と同一半径 FLUENT ではこれらの両方で空力音響シミュレーション の4分の1球が付けられたものとしました ．CAAを実行 が実施でき，CAAには，十分に確立され，かつ広範な するため，ミラー周りにおける流れの非定常シミュレー 検証を受けてきたFLUENT の非定常流解析機能を利 ションをLES乱流モデルで実施しました．観測点は，参 Copyright© 2003 Fluent Asia Pacific JPNNL392 掲載の会社名，製品名およびサービス名 等は，それぞれ 各社の 商標または 登録商標です． 考文献1の実験でマイクロホンが設置された位置にあり， そこで静圧の時間変化を記録します．記録された静圧 の時間変化は，FLUENT 6.1に新しく導入された高速フ ーリエ変換(FFT)ツールで周波数スペクトル に変換され ます． Ffowcs-Williams-Hawkinsモデルによる解析は，ミ ラー周りにおける流れの非定常シミュレーションからは じまります．シミュレーションを開始するにあたり，音源 と受信者(マイクロホン)の位置を入力し，ミラーとそれが 速度分布にミラー周りの流れの非定常性が見られる． 装着されている平板を音源として設定します．計算が 進行するにつれ，音圧の時間変化を含むプロットやファ イルが作成されます． 流体領域で発生する音や，伝搬する音は，次の2つ 音圧スペクトルを確認したところ，2つの手法のいず の手法でシミュレーション可能です． れでも，傾向および値が実験とよく一致していました． ■計算空力音響学(CAA)の手法：流れによって発生す 空力音響シミュレーションの精度は，基礎となる非定常 る音場と流れとの相互作用を直接シミュレーションで扱 流シミュレーションによって大きく左右されます．時間き います．ここでいう直接とは，計算が物理の基本法則だ ざみやグリッドの解像度と質によって，音圧レベルの予 けに基づくもので，経 験 則を使用しないという意味で 測精度ばかりでなく ，結果の物理的に意味のある周波 す． 数帯域までも決まってしまうのです． ■空力音響モデルの手法：音源から受信者に伝搬する 音を扱います． References FLUENT ではこれらの両方で空力音響シミュレーション 1 Siegert R., Schwarz V., and Reichenberger J., AIAA Paper が実施でき，CAAには，十分に確立され，かつ広範な no. 99-1895, 5th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, 検証を受けてきたFLUENT の非定常流解析機能を利 Seattle WA, May 10-12, 1999. 用しています．さらにFLUENT には，2種類の空力音響 モデルが実装され，検証を受けています．FLUENT 6.0 2 Lokhande B.S., Sovani S.D., and Xu J., のLighthill-Curle音響モジュールは，壁境界の圧力変 “Computational Aeroacoustic Analysis of a Generic Side 動で発生した音が遠方場の観測点まで伝搬する様子 View Mirror,” Paper no. 2003-01-1698, SAE Noise and を扱うことができます．FLUENT 6.1に内蔵されている Vibration Conference, Traverse City, MI, May 6-8, 2003. 音響モジュールはFfowcs-Williams-Hawkinsの理論に 基づくもので，境界面や内部面で放射された音が観測 点に向かう様子を計算することができます．しかも，観 測 点 は 計 算 領 域 の 内 部 か 外 部 か を問 い ま せ ん． FLUENT 6.1 の 結 果 は す で に ，SYSNOISE(LMS Internationalの音響モデリングツール)でインポートでき るようになっています． Copyright© 2003 Fluent Asia Pacific JPNNL392 掲載の会社名，製品名およびサービス名 等は，それぞれ 各社の 商標または 登録商標です．
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