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マフラーの性能解析(内部問題)音響解析ソフトウェア Advance/FrontNoise

計算結果

単純拡張管モデル

単純拡張管内に流れの無いケースについて、数値実験により得られた透過損失、1次元解析解による透過損失、実機を用いた実験結果より得られた透過損失を図1に示します。点曲線が数値実験結果、曲線が1次元理論値、振動している曲線が実機を用いた実験結果を示しています。

横軸は周波数0[Hz]-2000[Hz]、縦軸は透過損失[dB]です。透過損失は、サイレンサー等の消音性能を検討するために欠かせない量で、値が大きい程その周波数における消音性能が高いということを示します。

図1を見ると、1000[Hz]辺りまでは概ね数値実験、1次元理論値、実機実験とも一致していますが、それ以上の周波数ではずれが大きくなってくる結果となっています。理由は、実機実験においては周波数が高くなるにつれて正確な測定が困難となってくること、1次元理論値においては周波数が高くなる程音波の波面が平面では表せなくなるといったことが考えられます。

図1 透過損失比較

図1 透過損失比較


次に、単純拡張管内に空気の流れがある場合についての透過損失と、流れが無い場合の透過損失の比較を行います。まず最初に単純拡張管内の速度場を流体計算により求め、その速度場を音響解析に取り込み、数値実験を行いました。流体計算により得られた単純拡張管内の速度場を図2に示します。入力速度を30[m/s]として定常状態になるまで計算を行っています。

図2 流体計算により得られた速度場(単位は[m/s])

図2 流体計算により得られた速度場(単位は[m/s])


単純拡張管内に複雑な流れが発生していることが良く分かります。また細管軸付近程流れが早くなる構造があることが分かります。この流れを取り込み、数値実験を行い得られた結果と、流れ無しの場合の結果を比較したものを図3に示します。

図3 透過損失比較

図3 透過損失比較


曲線が速度場ありの結果、破曲線が速度場なしの結果を示しています。速度場があると、透過損失値が高くなり消音性能の上がる周波数が高周波数領域程違いが大きいことが分かります。高周波数領域における性能評価については、30[m/s]程度の流れが存在する場合には、その影響を考慮することが重要なケースがあることが分かりました。


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