第 6 章 プロペラファンの翼枚数が乱流騒音に与える影響
6.4 計算結果と実験結果の比較
108
プロペラファンの翼枚数が乱流騒音に与える影響
109
翼出口の流速変動と騒音スペクトルに関しては定性的に傾向を捉えたが，絶対値と しては過大評価であった．Curle の式により，騒音は壁面の静圧変動に起因し，壁面 の静圧変動は壁面周囲の速度変動に起因する．そのため図6.9と図6.10で示した翼出 口での流速変動と騒音スペクトルの計算結果の過大評価は関連がある．
LESによる流速変動と乱流騒音に関しては，宮澤が二次元翼を対象として研究して いる(55)．この研究では計算される流速変動はメッシュ数に依存し，メッシュ数が少な いと流速変動が過大評価されることが報告されている．この研究成果から考察すると，
流速変動と騒音を定量的に捉えるためには本研究のメッシュ数はまだ不十分であった と考えられる．
以上により，本研究の計算結果は流量に対する静圧上昇と軸動力及び翼出口の平均 流速分布に関しては概ね定量的に評価できる計算精度であったことを確認した．翼出 口の流速変動と騒音スペクトルに関しては，計算精度に課題が残ったが，定性的な傾 向を捉えたことを確認した．これにより計算結果は実際の流れ場を概ね捉えたと考え る．そのため以降では計算結果を分析することにより流れ場と乱流騒音の関係につい て調べる．
110
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4
S ta ti c p re ss u re co ef fi ci en t ψ
sFlow coefficient φ
2blade exp 2blade cal 4blade exp 4blade cal
0.0 0.5 1.0 1.5
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4
N o rm al iz ed s h af t p o w er
Flow coefficient φ
2blade exp 2blade cal 4blade exp 4blade cal
-13%
+14%
+5%
+14%
図 6.6 流量に対する静圧上昇と軸動力の計算結果と実験結果の比較
プロペラファンの翼枚数が乱流騒音に与える影響
111
-0.4 -0.2 0 0.2 0.4
-5 0 5 10
Radius R[m]
(b) Tangential velocity Cθ[m/s]
cal.
exp.
-0.4 -0.2 0 0.2 0.4
-5 0 5 10
Radius R[m]
(a) Radial velocity Cr[m/s]
cal.
exp.
-0.4 -0.2 0 0.2 0.4
-5 0 5 10
Radius R[m]
(c) Axial velocity Cz[m/s]
cal.
exp.
図 6.7 2枚翼プロペラファンにおける翼出口での 平均流速分布の計算結果と実験結果の比較
112
-0.4 -0.2 0 0.2 0.4
-5 0 5 10
Radius R[m]
(b) Tangential velocity Cθ[m/s]
cal.
exp.
-0.4 -0.2 0 0.2 0.4
-5 0 5 10
Radius R[m]
(a) Radial velocity Cr[m/s]
cal.
exp.
-0.4 -0.2 0 0.2 0.4
-5 0 5 10
Radius R[m]
(c) Axial velocity Cz[m/s]
cal.
exp.
図 6.8 4枚翼プロペラファンにおける翼出口での 平均流速分布の計算結果と実験結果の比較
プロペラファンの翼枚数が乱流騒音に与える影響
113 -0.4
-0.2 0 0.2 0.4
0 1 2 3
Radius R[m]
(b) Velocity fluctuations in 4-blade propeller fan[m/s]
cal exp -0.4
-0.2 0 0.2 0.4
0 1 2 3
Radius R[m]
(a) Velocity fluctuations in 2-blade propeller fan[m/s]
cal exp
図 6.9 翼出口での流速変動分布の計算結果と実験結果の比較
114 -50
-40 -30 -20 -10 0
100 300 500 700 900 1100 1300
Normalized sound pressure level SPL-SPL_4-blade(O.A.)[dB/Hz]
Frequency [Hz]
2bla de exp 4bla de exp 2bla de ca l 4bla de ca l
図 6.10 騒音スペクトルの計算結果と実験結果の比較
表 6.3計算と実験及び翼枚数の違いによるオーバーオールの騒音の差
- 2blade 4blade
計算と実験の
O.A. の差 +10.5dB +11.1dB
- 計算 実験
翼枚数の 違いによる
O.A. の差
+5.7dB +5.1dB
プロペラファンの翼枚数が乱流騒音に与える影響
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