ターボファンの流体騒音解析（共同研究・事例提供：東プレ株式会社）
ターボファンによる流体騒音をLES(Large Eddy Simulation)を基礎としたLighthill音響アナロジによる分離解法を使用して評価しました。モデルには、空調用のターボファンを製造する国内トップメーカの東プレ株式会社様にご協力頂き、約400rpmで半径230mmの遠心ファン製品モデルを使用しています。
流れ場の乱れによって誘起される流体音は低マッハ数の流れ場では2重極音が支配的となり、4重極音は無視できます。そこでLighthill方程式を移動・回転系に拡張して解いたポテンシャル解の一つであるFfowcs Williams and Hawkings式により流体音源を評価し、遠方場の波動解を直接実測値と比較した。計算コードには回転系と静止系の干渉問題を取り扱うためスライディング・メッシュ・テクニックを採用しており、圧力不連続によるノイズの影響が陽解法による解析に耐えうるレベルにまで低減することに成功しています。
計算に使用したのは約200万要素の四面体格子であり、一般的なクラスタ型の並列PCを使用して設計開発現場における実用範囲内で解を得ることができています。今後は、さらにケーシングを考慮した音響解析手法の導入や、シロッコファンなどへの応用などの取り組みを行っています。
