Name

OTA, Yutaka

Official Title

Professor

Affiliation

(School of Fundamental Science and Engineering)

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yutaka@waseda.jp

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http://www.ohta.mech.waseda.ac.jp

Grant-in-aids for Scientific Researcher Number
50211793

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Sub-affiliation

Faculty of Science and Engineering(Graduate School of Fundamental Science and Engineering)

Affiliated Institutes

理工学総合研究センター

兼任研究員 1989-2006

先端生産システム研究所

研究所員 2014-2016

環境エネルギー技術総合研究所

研究所員 2016-2016

熱エネルギー変換工学・数学融合研究所

研究所員 2017-

理工学術院総合研究所(理工学研究所)

兼任研究員 2006-2018

理工学術院総合研究所(理工学研究所)

兼任研究員 2018-

産学融合国際戦略研究所

研究所員 2018-

Award

Best Visualization Award of ASV2011

2011/07

ASME Aerospace Division Best Paper Award

2002/06

Research Field

Grants-in-Aid for Scientific Research classification

Engineering / Mechanical engineering / Fluid engineering

Paper

The Influence of Compressor Airfoil Shape on the Unsteady Loss Produced by the Mixing of Incoming Wakes

Pallot, G., Kato, D. and Ohta, Y.

ASME Turbo Expo 2015 GT2015-438012015/06-

Unsteady Behavior and Control of Vortices in Centrifugal Compressor

Ohta, Y. and Fujisawa, N.

Journal of Thermal Science Vol.23, No.5p.401 - 4112014/10-

DOI

Visualization of Unsteady Internal Flow under Surge and Rotating Stall in an Axial Flow Compressor using Double-Phase-Locked Averaging Technique

Mitsui, H., Oka, S. and Ohta, Y.

5th Asian Joint Workshop on Thermophysics and Fluid Sciences 2014/09-

Experimental Investigation of Three-dimensional Structure of Rotating Instability Vortex in a Centrifugal Blower

Fukuda, Y., Itagaki, Y., Fujisawa, N. and Ohta, Y.

Asian Congress on Gas Turbine ACGT2014-00422014/08-

The Influence of Stator Design on the Rotor Wakes Recovery Process

Pallot, G., Kato, D., Hoshino, W. and Ohta, Y.

Asian Congress on Gas Turbine ACGT2014-00882014/08-

Unsteady Behavior of Leading Edge Vortex and Diffuser Stall Inception in a Centrifugal Blower with Vaned Diffuser

Fujisawa, N., Hara, S., Yutaka, O. and Goto, T.

ASME Fluid Engineering Division Summer Meeting FEDSM2014-212422014/08-

Unsteady Flow Structure in an Axial Compressor at Windmill Condition

Goto, T., Kato, D., Ohta, Y. and Outa, E.

ASME Turbo Expo 2014 GT2014-256092014/06-

側板付羽根車を有する遠心送風機に発生する旋回不安定擾乱の特性

福田泰之,武山祐輔,太田有

日本機械学会論文集 80(809) p.1 - 112014/01-

DOI

Coexisting Phenomena of Surge and Rotating Stall in an Axial Flow Compressor

Takuya Abe, Hiroaki Mitsui, Yutaka Ohta

Journal of Thermal and Fluid Sciences Vol.22(No.6) p.547 - 5542013/12-

Effects of Diffuser Vane Geometries on Compressor Performance and Noise Characteristics in a Centrifugal Compressor

Yohei Morita, Nobumichi Fujisawa, Takashi Goto, Yutaka Ohta

Proc. ASME 2013 FEDSM 2013/07-

Coexisting Phenomena of Surge and Rotating Stall in an Axial Flow Compressor

Takuya Abe, Hiroaki Mitsui, Yutaka Ohta

Proc. 11th ISAIF 2012/05-

軸流圧縮機の非定常現象と計測技術

太田有

計測と制御 52(2) p.105 - 1112013/02-

羽根付ディフューザを有する遠心圧縮機の性能・騒音特性の改善

後藤尚志,太田有,大田英輔

日本ガスタービン学会誌 第40巻(第6号) p.351 - 3562012/11-

軸流圧縮機におけるサージ・旋回失速共存系の非定常挙動

太田有

ターボ機械 40(11) p.658 - 6652012/11-

Stability Enhancement of Axial-Flow Compressor by Jet Injection

Yutaka Fujita, Takuya Abe, Kazuyoshi Miyagawa, Yutaka Ohta

Proc. of ISFMFE 2012 2012/10-

Behavior of Pressure Fluctuation Rotating around Impeller Periphery in a Centrifugal Compressor Equipped with Vaned Diffuser

Takashi Goto, Atsuhito Mizuno, Kazuyoshi Miyagawa, Yutaka Ohta and Eisuke Outa,

Proc. of ACGT 2012 2012/08-

Unsteady Behavior of Surge and Rotating Stall in an Axial Flow Compressor

Yutaka Ohta, Yutaka Fujita, Daisuke Morita

Journal of Thermal and Fluid Sciences, Vo.21, No.4p.302 - 3102012/04-

Visualization of Rotating Vortex in a Centrifugal Blower Impeller

Yutaka Ohta, Daisuke Tsugita, Yusuke Takeyama, C.K.P. Kowshik

Journal of Visualization p.1 - 82012/02-

DOI

Rotating Instability in a Centrifugal Blower with Shrouded Impeller

Yutaka Ohta, Daisuke Tsugita, Yusuke Takeyama, C.K.P. Kowshik

Proc. of ASME Turbo Expo 2012 2012/06-

Effects of Impeller-Diffuser Radial Gap on Unsteady Flow Fields in a Centrifugal Compressor with Vaned Diffuser

Takashi Goto, Yutaka Ohta, Eisuke Outa

Proceedings of IGTC 2011 Osaka 2011/11-

Detail Flow Field Investigation of an Axial Flow Compressor at Windmill Condition

Motohiro Imaeda, Dai Kato, Yutaka Ohta, Goh Totani, Eisuke Outa

Proceedings of IGTC 2011 Osaka 2011/11-

Characteristics of Surge and Rotating Stall in a Three-stage Axial Flow Compressor Using Shock Tube

D. Morita, Y. Fujita, Y. Ohta, E. Outa

Proc. of ASME-JSME-KSME Joint Fluids Engineering Conference 2011 (AJK2011-FED) 2011/07-

Unsteady Behavior of Surge and Rotating Stall in an Axial Flow Compressor

D. Morita, Y. Fujita, Y. Ohta, E. Outa

Proc. of 10th ISAIF 2011/07-

Effects of Impeller-diffuser Radial Gap on Compressor Performance and Noise Characteristics of Centrifugal Compressor

T. Goto, Y. Hirato, Y. Ohta, E. Outa,

Proc. of 10th ISAIF 2011/07-

Visualization of Rotating Vortex in a Centrifugal Blower Impeller

D. Tsugita, S. Noguchi, C. K. P. Kowshik, Y. Ohta

Proc. of 11th Asian Symposium on Visualization (ASV11) 2011/06-

ディフューザ案内羽根前縁形状が遠心圧縮機性能・騒音に与える影響

後藤尚志,太田 有,大田英輔

日本機械学会論文集(B編) 77(777) p.1229 - 12382011/05-

Unsteady Flow Field under Surge and Rotating Stall in a Three-stage Axial Flow Compressor

Takayuki HARA, Daisuke MORITA, Yutaka OHTA, Eisuke OUTA

Journal of Thermal and Fluid Science Vol.20(No.1) p.6 - 122011/01-

遠心圧縮機ディフューザに発生する前縁渦の非定常挙動と制御

後藤,太田,大田

日本機械学会論文集(B編) 76(772) p.2039 - 20492010/12-

Study on Automated Inspection Robot and Quantitative Detection of Outer Tile Wall Exfoliation by Wavelet Analysis

F. Inoue, S. Doi, T. Ishizaki, Y. Ohta

Proc. Int. Conf. on Control Automation and Systems(ICCAS2010) 2010/10-

Unsteady Flow Field under Surge and Rotating Stall in a Three-stage Axial Flow Compressor

T. Hara, D. Morita, Y. Ohta, E. Outa

Proc. the 3rd Asian Joint Workshop on Thermophysics and Fluid Science 2010/09-

Unsteady Behavior and Control of Diffuser Leading-edge Vortex in a Centrifugal Com1pressor

Y. Ohta, T. Goto, E. Outa

Proceedings of the ASME Turbo Expo 2010, GT2010-223942010/06-

Noise Reduction and Surge Margin Improvement Using Tapered Diffuser Vane in a Centrifugal Compressor

T. Goto, E. Omoto, Y. Ohta, E.Outa

Journal of Thermal and Fluid Sciences Vo.19, No.1p.21 - 252010/01-

Noise Reduction Using Tapered Diffuser Vane in a Centrifugal Compressor

Y.Ohta, E. Outa

Journal of Thermal and Fluid Science Vo.18(No.5) p.172009/12-

Noise Reduction and Surge Margin Improvement Using Tapered Diffuser Vane in a Centrifugal Compressor

T. Goto, E. Omoto, Y. Ohta, E. Outa

Proc. of 9th Int. Symp. on Experimental and Computational Aerithermodynamics of Internal Flows 2009/09-

Unsteady Vortical Structure and Related Noise and Performance of a Centrifugal Compressor

T. Goto, Y. Ohta, E. Outa

Proc. of Asian Congress on Gas Turbine 2009 2009/08-

Development of Automated Inspection Robot and Diagnosis Method for Tile Wall Separation by Wavelet Analysis

F. Inoue, S. Doi, T. Okada, Y. Ohta

Proc. of Int. Symp. on Automation and Robotics in Construction 2009/06-

Stall Inception Process and Perspects for Active Hub-Flap Control in Three-stage Axial Flow Compressor

T. Okada, A. Kawajiri, Y. Ohta

Journal of Thermal and Fluid Sciences 17(4) p.324 - 3302008/11-

建築用外装タイルの定量的剥離診断,ウエーブレット解析を用いた打撃診断手法の提案

岡田,太田,井上,土井

超音波TECHNO 20(4) p.26 - 302008/07-

Stall Inception Process and Prospects for Active Hub-Flap Control in Three-Stage Axial Flow Compressor

T. Okada, A. Kawajiri, Y. Ohta, E. Outa

Proc. 2nd Asian Workshop on Thermo and Fluid Science p.72 - 782008/06-

Effects of Tapered Diffuser Vane on the Flow Field and Noise of a Centrifugal Compressor

Y.Ohta, T. Goto, E. Outa

Journal of Thermal and Fluid Science 16(4) p.301 - 3082007/11-

Improvement of Aerodynamic Performance and Noise Reduction of Centrifugal Compressor with Tapered Diffuser Vanes

Y. Ohta, T. Goto, E. Outa

Proc. IGTC 2007 Tokyo 2007/12-

Early Stall Warning Technique for Axial Flow Compressors

N. Tahara, M. Kurosaki, Y. Ohta, E.Outa

Trans. of ASME, J. of Turbomachinery 129p.448 - 4562007/07-

Active Noise Reduction of Blade-Passing Frequency Tone Radiated from a Centrifugal Blower

Y. Ohta, T. Goto, E. Outa

Proc. of the 34th International Congress and Exposition on Noise Control Engineering 2006/12-

Aerodynamic Performance and Noise Characteristics of a Centrifugal Compressor with Modified Vaned Diffuser

Y. Ohta, Y. Okutsu, T. Goto, E. Outa

Journal of Thermal and Fluid Science Vol.15(No.4) p.289 - 2952006/12-

軸流圧縮機でのアクティブストール制御の研究 第二報:あるストール制御技術

太原,太田,中島,黒崎,大田

日本ガスタービン学会誌 Vol.34(No.3) p.57 - 632006/05-

軸流圧縮機でのアクティブストール制御の研究 第一報:あるストール警報技術

太原,太田,黒崎,大田

日本ガスタービン学会誌 Vol.34(No.3) p.51 - 562006/05-

Aerodynamic Performance and Noise Characteristics of a Centrifugal Compressor with Modified Vaned Diffuser

Y. Okutsu, T. Goto, Y. Ohta, E. Outa

Proc. of Asian Workshop on Thermo and Fkuid Science 2006/06-

Effects of Diffuser Vane Geometry on Interaction Noise Generated from a Centrifugal Compressor

Y. Ohta, N. Takehara, Y. Okutsu, E. Outa

Journal of Thermal and Fluid Sciences 14(4) p.321 - 3282005/12-

三段軸流圧縮機における旋回失速の突入過程と制御

太田,大田

第18回翼列研究会 2005/10-

偏心二重円筒間に発生するTaylor渦流れの非定常挙動と制御

太田

日本機械学会流体工学部門講演会 2005/10-

三段軸流圧縮機における旋回失速の初生と能動制御

太田,大田

日本機械学会流体工学部門講演会 2005/10-

遠心送風機における翼通過周波数騒音の低減化

太田,大田,田島

日本機械学会2005年度年次大会講演会 2005/09-

Effects of Diffuser Vane Geometry on Performance and Noise of a Centrifugal Compressor

Y. Ohta, E. Outa, K. Tajima

Proc. of the 7th ISAIF 2005/09-

Design and Prototyping of Micro Centrifugal Compressor for Ultra Micro Gas Turbine

Y. Ohta, S. Mizuki, E. Outa, et al

Proc. of the 7th ISAIF 2005/09-

外壁タイル剥離判定の自動化に関する研究

井上,太田

第10回建設ロボットシンポジウム 2004/09-

Frequency-Response Characteristics of Centrifugal Compressor Noise

Y. Ohta, E. Outa, K. Tajima

Proc. of the 33rd International Congress on Noise Control Engineering 2004/08-

Noise Reduction of Blade-Passing Frequency Components in a Centrifugal Blower

Y. Ohta, E. Outa, K. Tajima

Proc. of ASME Turbo Expo 2004 2004/06-

Early Stall Warning Technique for Axial Flow Compressors

N. Tahara, M. Kurosaki, Y. Ohta, et al

Proc. of ASME Turbo Expo 2004 2004/06-

超小型ガスタービン用遠心圧縮機の要素開発

水木,太田,大田

ターボ機械 32(2) 2004/02-

外壁タイル剥離判定の自動化に関する研究

井上,太田,他

第15回建設施工ロボットシンポジウム CD-ROM2004/01-

Pre-Stall Analysis for Short Spike Inception Compressor

N. Tahara, M. Kurosaki, Y. Ohta, E. Outa

Proc. of the IGTC 2003 Tokyo 2003/11-

Wavelet解析を用いた建築用壁面タイルの剥離診断

井上,太田,他

日本建築学会大会 2003/09-

偏心二重円筒間に発生するTaylor渦流れの数値解析

太田

日本機械学会第81期年次大会 2003/08-

Frequency-Response Characteristics of Interaction Tone Noise Radiated from a Centrifugal Compressor

Y. Ohta, E. Outa, K. Tajima

Proc. of the 4th ASME/JSME Joint Fluid Engineering Conference 2003/07-

Design and Prototyping of Ultra-Micro Centrifugal Compressor

S. Mizuki, Y. Ohta, E. Outa, et al

Proc. of the 6th ISAIF 2003/04-

Design and Prototyping of Micro Centrifugal Compressor

S. Mizuki, Y. Ohta, E. Outa, et al

Journal of Thermal Science 12(1) p.33 - 372003/02-

Noise Source Characteristics of Blade-Passing Frequency Components Radiated from a Centrifugal Blower, and Methods for Noise Reduction

Y. Ohta, E. Outa, K. Tajima

Proc. of the Fifth JSME-KSME Fluids Engineering Conference 2002/11-

遠心送風機から発生する高次翼通過周波数騒音の能動制御

太田,大田,田島

日本機械学会論文集(B編) 68(671) p.2056 - 20632002/07-

超小型ガスタービン用遠心圧縮機の要素試作

水木,太田,大田,他

日本機械学会第8回動力・エネルギー技術シンポジウム 2002/06-

Active Stall Control With Practicable Stall Prediction System Using Auto-Correlation Coefficient

N. Tahara, M. Kurosaki, Y. Ohta, E. OUta

AIAA Paper No.2001-36232001/07-

Active Stall Control in Axial Flow Compressor Using Artificial Hub Stall

N. Tahara, M. Kurosaki, Y. Ohta, E. OUta

AIAA Paper No.97-26561997/07-

Evaluation and Prediction of Blade-Passing Frequency Noise Generated by a Centrifugal Blower

Y. Ohta, E. Outa,K. Tajima

Transactions of the ASME, Journal of Turbomachinery 118(3) p.597 - 6051996/07-

低比速度の遠心送風機における翼通過周波数騒音の予測

太田,大田,田島

日本機械学会論文集(B編) 59(581) p.1618 - 16251993/05-

Characteristics of the Blade-Passing Frequency Noise of a Centrifugal Fan and a Method for Noise Reduction

Y. Ohta,E. Outa, K. Tajima

JSME International Journal,Ser.2 32(2) p.199 - 2091989/05-

遠心送風機における翼通過周波数騒音の特性と低減化法

太田,大田,田島

日本機械学会論文集(B編) 54(500) p.890 - 8991988/04-

Lecture And Oral

Unsteady Behavior and Control of Vortices in Centrifugal Compressor

5th Asian Joint Workshop on Thermophysics and Fluid Sciences2014/09/26

Detail

Oral presentation(general)

Research Grants & Projects

Grant-in-aids for Scientific Research Adoption Situation

Research Classification:

Reduction of Centrifugal Blower Noise Using Active Noise Source Cancellation Method

1998-2000

Allocation Class:¥2500000

Research Classification:

Numerical and Experimental Study on Transient Flows in Axial Compressor Rotor/Stator Cascades

1993-1995

Allocation Class:¥6800000

Research Classification:

Co-existing Behavior of Surge and Rotating Stall Using Shock Tube and Windmill Characteristics in an Axial-Flow Compressor

2015/-0-2018/-0

Allocation Class:¥4810000

Research Classification:

Shock Tube Experiment and Numerical Simulation on Transient Stall Characteristics and Active Stall Control in an Axial Flow Compressor

Allocation Class:¥4550000

Research Classification:

Inception Process and Active Control of Rotating Stall in an Axial Flow Compressor Using Shock Tube

Allocation Class:¥3450000

Research Classification:

Unsteady Behaviors and Bifurcation Phenomena observed in an Impeller-Rotating Shaft System of a Centrifugal Fluid Machinery

Allocation Class:¥3300000

Research Classification:

Reduction of Centrifugal Blower Noise Using Active Noise Source Cancellation Method

Allocation Class:¥2500000

Research Classification:

Numerical and Experimental Study on Transient Flows in Axial Compressor Rotor/Stator Cascades

Allocation Class:¥6800000

On-campus Research System

Special Research Project

衝撃波管を用いた軸流圧縮機のサージ・旋回失速共存系の挙動とウインドミル特性の把握

2015

Research Results Outline:衝撃波管を備えた2段軸流圧縮機に対して,圧縮波・膨張波を印加した際の非定常挙動と,その後に発生するサージ下での旋回失速に関して実験的調査を実施した.特衝撃波管を備えた2段軸流圧縮機に対して,圧縮波・膨張波を印加した際の非定常挙動と,その後に発生するサージ下での旋回失速に関して実験的調査を実施した.特に,サージサイクルが不規則に変化する過程が翼列内流れ場に影響を受け,動翼列内に形成される流路ブロッ...衝撃波管を備えた2段軸流圧縮機に対して,圧縮波・膨張波を印加した際の非定常挙動と,その後に発生するサージ下での旋回失速に関して実験的調査を実施した.特に,サージサイクルが不規則に変化する過程が翼列内流れ場に影響を受け,動翼列内に形成される流路ブロッケージによって次サイクルが決定されることを示した.また,大流量運転時には,圧縮機がタービン作動するウインドミル状態が観察され,動・静翼列内流れは共に翼圧力面側で大剥離する非定常流れとなる.その際,損失の多くが静翼圧力面での剥離に起因していることを実験的に明らかにし,翼スパン方向に軸を持つ非定常渦が相対的に逆方向に旋回していることを示した.

遠心型ターボ機械に発生する旋回不安定擾乱の挙動と旋回失速の予兆現象

2011

Research Results Outline:旋回不安定擾乱は,軸流圧縮機や軸流送風機を部分流量条件で運転した際に発生する非定常現象として知られており,動翼翼端隙間が広い場合に動翼面上の圧力差に基旋回不安定擾乱は,軸流圧縮機や軸流送風機を部分流量条件で運転した際に発生する非定常現象として知られており,動翼翼端隙間が広い場合に動翼面上の圧力差に基づいて発達する翼端漏れ渦が非定常的に変動するために発生する.一方,遠心型流体機械でも,側板のない羽...旋回不安定擾乱は,軸流圧縮機や軸流送風機を部分流量条件で運転した際に発生する非定常現象として知られており,動翼翼端隙間が広い場合に動翼面上の圧力差に基づいて発達する翼端漏れ渦が非定常的に変動するために発生する.一方,遠心型流体機械でも,側板のない羽根車の隙間近傍に発生する非定常渦が原因となって発生することが報告されているが,隙間が全く存在しない側板付羽根車を有する遠心型機械での発生は報告例がない.本研究では側板付遠心送風機においても,旋回不安定擾乱が発生することを見出し,その原因が羽根車出口子午面内を周方向に旋回する渦であることを確認した.本実験では,低比速度かつ大風量の遠心送風機を用い,羽根車出口流速の非定常計測,ならびに外部騒音圧の計測を行った.また,定常と非定常の2種類の自作コードを用いた送風機内部流れ場の数値解析を併行して行い,内部流れ状況と渦の挙動や関連を調査した.遠心送風機の低流量運転時には,流速波形や外部騒音のスペクトル波形に翼通過周波数成分の約半分の緩やかなバンド幅上昇が観察された.しかも,騒音と流速のスペクトルでは,その発生周波数が異なり,互いに翼通過周波数の半分を中心としてほぼ対称の分布傾向を示した.この特徴ある分布傾向を説明するためには,この非定常現象の原因や音源が固定ではなく,相対的に移動していることが必要であり,音源が羽根車周囲を旋回する渦である可能性が指摘された.さらに数値解析結果より,羽根車子午面内に低流量域でゆっくりと旋回する渦が確認された.そこで,羽根車出口複数点に熱線流速計を設置して同時計測を行い相関解析を実施した.その結果,羽根車外周を旋回する渦は,舌部下流側で初生し,緩やかに成長しながら旋回速度を低下させ,その後,緩やかに減衰しながら加速して舌部近傍で消滅することが明らかとなった.上記のように,本研究では側板付の羽根車を有する遠心送風機に旋回失速が発生することを実験的・数値的に示し,その原因が羽根車外周を周方向に旋回する渦であることを確かめた.

遠心送風機における高次翼通過周波数騒音の発生機構とそのモデル化

1995

Research Results Outline: 遠心送風機の羽根車には低流量域において旋回失速と呼ばれる非定常現象が発生する。この旋回失速の発生は,単に送風機性能を著しく低下させるだけでなく,振 遠心送風機の羽根車には低流量域において旋回失速と呼ばれる非定常現象が発生する。この旋回失速の発生は,単に送風機性能を著しく低下させるだけでなく,振動や騒音という重大な環境問題を引き起こす場合がある。 本研究ではこの旋回失速に起因して発生する低... 遠心送風機の羽根車には低流量域において旋回失速と呼ばれる非定常現象が発生する。この旋回失速の発生は,単に送風機性能を著しく低下させるだけでなく,振動や騒音という重大な環境問題を引き起こす場合がある。 本研究ではこの旋回失速に起因して発生する低周波数領域での離散周波数騒音に焦点を当て,特に3次成分まで顕著に現れる高周波成分と失速領域の周方向伝播特性との関係を定性的・定量的に把握することを最終目標としている。当年度はX線熱線流速計を羽根車後方に設置することで失速セルの周方向伝播特性を明らかにし,離散周波数騒音の発生周波数に関する知見を得ることを指向する。 羽根車周方向10点,軸方向10点,計100点での計測データに,失速セルの旋回に対して同時性を持たせるような処理法を提案した。この方法は基準位置にトリガー用I型プローブを設置し,各データ取得時に常にX型プローブとの同時計測を行い,トリガー波形の相互相関解析により位相差を算出するもので,比較的簡単な処理により全測定点同時計測と同じ結果を得ることができる。 さらに,遠心機特有の非対称渦型室形状に起因すると考えられる羽根車吐出流量の周方向特性が存在することを明らかにし,周方向各測定点での平均流速を代表速度として無次元化して評価する方法を採用した。本方法の採用により,周方向の流量特性に重畳する形で存在していた失速セル通過による低流速域の存在を明確に把握・定義することが可能となった。さらに,運転流量の低下に伴う失速セル旋回周期の違いを的確に判断する基準を提案することができた。これにより旋回失速に起因する離散周波数騒音の発生周波数を調査する有力な手掛りを得ることができた。 一方,旋回失速騒音の音圧レベル予測に関しては,振幅が代表速度の6乗に比例して増大する双極子的な音源であることを示し,系外へ伝播する際に吸込・吐出管路系の共振現象に強く影響されることを明らかにした。

遠心ファンの高次翼通過周波数騒音の特性とモデル化

1996

Research Results Outline: 遠心ファンの発生騒音は、羽根車吐出流が舌部と干渉することで発生する翼通過周波数成分と、流れの中の渦などの非定常因子によって誘起される乱流広帯域成分と 遠心ファンの発生騒音は、羽根車吐出流が舌部と干渉することで発生する翼通過周波数成分と、流れの中の渦などの非定常因子によって誘起される乱流広帯域成分とに大別される。翼通過周波数成分の発生および伝播機構については、従来からの研究により影響を与える物理... 遠心ファンの発生騒音は、羽根車吐出流が舌部と干渉することで発生する翼通過周波数成分と、流れの中の渦などの非定常因子によって誘起される乱流広帯域成分とに大別される。翼通過周波数成分の発生および伝播機構については、従来からの研究により影響を与える物理パラメータが提示され、低減化の提案も行われている。しかし、その高次成分については、発生機構が極めて非線型性に富んでいるなどの理由により、実験的および理論的解析もほとんど行われた例がない。 本研究では、実機遠心ファンを用いた詳細な計測実験により、この高次成分の発生・伝播機構に与えるパラメータの選定を指向し、合わせて乱流広帯域成分についてもその特性を考慮した評価法を提案することを目的とした。熱線流速計による羽根車吐出流の二次元計測結果より、高次(特に2次)成分の発生には、翼表面から周期的に放出される渦が影響していることが明らかとなった。この放出渦が拡散・減衰する過程の調査、および舌部表面上で圧力変動を誘起する過程の調査は、今後の研究課題であり、数値解析を併用した新たな研究展開を計画中である。また、単独翼の場合に、風洞設備を利用した放出渦と騒音の関係を調査する基礎実験も合わせて行っていく。一方、乱流広帯域成分については、伝播系と音源の特性を分離して考える騒音相似則を適用し、比較的高精度で騒音レベルを予測できることを示した。翼通過周波数成分の影響を除去するために、狭帯域バンドパスフィルタを用いた信号処理により、広帯域成分本来の音源特性を正確に把握することが可能となった。また、口金隙間や吸込管路長さなど、伝播経路の違いによる特性の変化も詳細に把握することができた。これらの幾何形状パラメータの影響を考慮した音源特性、伝播特性の物理モデルを構築することが、今後の研究課題と考えている。このためにも、先に述べた風洞実験を実施し、基礎資料の収集・整理を行う。

低比速度遠心ブロワの発生騒音評価法・低減化法に関する研究

1997

Research Results Outline:産業用に広く利用されている低比速度の遠心ブロワは、翼通過に伴う発生騒音成分が極めて高い音圧レベル値を示すと共に、その周波数が可聴域に存在することから低産業用に広く利用されている低比速度の遠心ブロワは、翼通過に伴う発生騒音成分が極めて高い音圧レベル値を示すと共に、その周波数が可聴域に存在することから低減化手法の提案が強く求められているのが現状である。本研究では、特に高い音圧レベルを示す翼通過周波数...産業用に広く利用されている低比速度の遠心ブロワは、翼通過に伴う発生騒音成分が極めて高い音圧レベル値を示すと共に、その周波数が可聴域に存在することから低減化手法の提案が強く求められているのが現状である。本研究では、特に高い音圧レベルを示す翼通過周波数(BPF)1次および2次成分に着目し、舌部表面上に誘起される周期的な圧力変動に対して詳細な相関解析を施すことにより、外部騒音に影響を与える有効音源領域を確定し、その音源領域に能動制御法を適用することで、流体機械騒音の有効な低減化を指向するものである。舌部表面上の圧力変動計測結果より、BPF1次成分はその発生領域がほぼ舌部頂点近傍に限定できること、また、2次成分は舌部下面に不規則に分布している状況を定量的に示した。特に、2次成分の分布状況は、ブロワの運転条件により大きく異なることが確認され、回転数および流量の変化が音源領域に大きく影響を与えていることを明らかにした。相関解析によって明らかになった有効音源領域に、ピエゾ振動子を用いた変位制御を行うことで、BPF騒音レベルが著しく低減できることを示した。この低減量は、20から25デシベルにも及び、スペクトラムに現れる離散周波数騒音は、この能動制御によって完全に広帯域騒音レベルに埋没するまでに低減できた。この能動制御法により、相関解析で求めた有効音源領域の信頼性を確認すると共に、産業用ブロワの騒音低減に関して、比較的簡単な手法により著しい低減量が得られる新しい手法を提案することができた。今後の研究課題として、回転数や流量の変化と共にBPF2次成分の音源領域が大きく影響を受ける現象に着目し、羽根車吐出流の詳細な計測を行うことで、舌部表面上で組織化される圧力変動の生成機構を明らかにすることを検討中である。研究成果の発表:日本機械学会流体工学部門講演会、1998年7月、信州大学、において発表

音源領域を考慮した遠心送風機翼通過周波数騒音の能動制御に関する研究

1998

Research Results Outline:遠心送風機発生騒音の主要成分である翼通過周波数(BPF)に関して、音源であると考えられている渦形室舌部近傍壁面上での圧力変動と、外部騒音圧変動との間に遠心送風機発生騒音の主要成分である翼通過周波数(BPF)に関して、音源であると考えられている渦形室舌部近傍壁面上での圧力変動と、外部騒音圧変動との間に相互相関解析を施すことにより、有効な音源領域の確定を行った。その結果、BPF1次成分に関しては、そ...遠心送風機発生騒音の主要成分である翼通過周波数(BPF)に関して、音源であると考えられている渦形室舌部近傍壁面上での圧力変動と、外部騒音圧変動との間に相互相関解析を施すことにより、有効な音源領域の確定を行った。その結果、BPF1次成分に関しては、その有効音源領域が舌部頂点近傍のごく限られた領域内に存在し、しかもその領域は、送風機の運転状態(風量や回転数の変化)に依らずほぼ一定であるのに対し、2次成分の有効音源領域は運転条件によって大きく異なることが明らかとなった。2次成分の主たる音源領域は、1次成分よりも渦形室壁面上のやや下流部分に分布していることから、これら特性の違いを考慮した騒音能動制御法の開発を行った。まず、従来より殆ど報告例のない2次および3次BPF成分に関しては、それらの有効音源領域壁面に対して直接圧電式振動子により逆位相の振幅を付加することで、広帯域騒音の音圧レベルの値まで20dB以上も減衰し、騒音スペクトル中の離散成分は完全に消滅させることが可能となった。一方、1次成分に関しては、既に、翼枚数や伝播経路での周波数特性を考慮した簡便な騒音低減化法を提案済ではあるが、本方式を適用することで、送風機運転状態や幾何形状を変更することなく、数dBの減音効果が得られることがわかった。2次成分と比して減音効果が小さい原因に関しては現在調査中であるが、1次成分の音源振幅が十分に大きいために、圧電素子による加振では限界があるものと考えている。さらに、音源領域の違いを考慮して、1次および2次BPF成分の音源領域を独立に制御することで、同時低減化を指向した。その結果、両成分の音圧レベルは著しく減少すると共に、全体の総騒音圧レベルも著しく減少する傾向を示したが、3次BPF成分に加振による影響が若干現れ、数dBの増大傾向が認められた。この原因に関しては、現在調査中である。

遠心型気体機械の静粛化に関する研究

1999

Research Results Outline: 遠心型気体機械の代表例である送風機を対象として、発生騒音の主要成分である翼通過周波数(BPF)成分の音源部位を考慮した静粛化法を開発し、その有効性を 遠心型気体機械の代表例である送風機を対象として、発生騒音の主要成分である翼通過周波数(BPF)成分の音源部位を考慮した静粛化法を開発し、その有効性を実証した。まず、音源と考えられていた渦形室舌部近傍の壁面圧力変動と外部騒音圧変動との間で相関解析を... 遠心型気体機械の代表例である送風機を対象として、発生騒音の主要成分である翼通過周波数(BPF)成分の音源部位を考慮した静粛化法を開発し、その有効性を実証した。まず、音源と考えられていた渦形室舌部近傍の壁面圧力変動と外部騒音圧変動との間で相関解析を行うことで、BPF1次および高次成分の有効な音源領域を確定した。音源領域は舌部近傍のごく限られた領域に限定されていること、およびBPF1次成分と高次成分では音源領域が微妙にずれていることが明らかとなった。それぞれの音源部位に圧電型振動子を直接取り付けることで、音源の圧力変動に対して逆位相となる信号を付加し、BPF1次成分と高次成分をそれぞれ独立に15dB以上も低減できることを示した。これにより、送風機外部騒音スペクトル中に認められた顕著な分離成分ピークは広帯域成分レベルに埋没する程度に減衰し、送風機系全体を効率良く静粛化することが可能となった。この際、音源の圧力振幅が大きい1次成分に関しては、圧電型振動子の直接加振のみでは十分な振動加速度が得られなかったため、板バネの特性を生かし、てこの原理を用いた変位増幅機構を設計製作し、実験に使用した。上記の実験より、1次成分と高次成分の音源領域がわずかにずれていることが明らかとなったため、2成分を同時に加振することで、分離成分の同時静粛化を指向した。これにより騒音スペクトル中の複数個の離散成分はほぼ完全な形で除去することが可能となった。しかし、高次成分の制御時には非制御下の音圧レベルが逆に数dB上昇してしまう現象が確認された。この結果より、BPF高調波成分の発生機構に関して、羽根車吐出流と渦形室舌部とのポテンシャル干渉のような線形現象に起因するものではなく、舌部表面上で誘起された微細な移流渦などが原因となり発生する非線形的な音響現象であることが明らかになった。今後は本研究で開発した制御法により得られた減音量と、騒音伝播経路の周波数特性との関係を詳細に実験することで、能動的制御法と送風機幾何形状を変化させることによる受動的制御法を組み合わせた有効な騒音低減化法を提案することを研究の焦点としたい。更に、数値解析によりBPF成分の有効音源領域がどのように決定されるのかに関しても調査を行う予定である。

遠心型流体機械の発生騒音低減化法の開発

2000

Research Results Outline: 遠心型流体機械は、軸流型と比べて内部構造が複雑で、流れも三次元性が強いという特徴を有しているため、その発生騒音に関する研究や調査はあまり行われていな 遠心型流体機械は、軸流型と比べて内部構造が複雑で、流れも三次元性が強いという特徴を有しているため、その発生騒音に関する研究や調査はあまり行われていないのが現状である。本研究は、遠心型流体機械のうちで最も汎用的に使用されている送風機を取り上げ、その... 遠心型流体機械は、軸流型と比べて内部構造が複雑で、流れも三次元性が強いという特徴を有しているため、その発生騒音に関する研究や調査はあまり行われていないのが現状である。本研究は、遠心型流体機械のうちで最も汎用的に使用されている送風機を取り上げ、その発生騒音を最も強く支配する翼通過周波数(BPF)成分について有効な評価法および低減化法の提案を指向する。従来の研究成果より、騒音の低減化法としてその有効性が指摘されている手法は大きく分けて、能動制御と受動制御の二種類である。このうち、BPF高次成分に対して極めて有効であり、顕著な分離成分をほぼ完全な形で消失させることが可能である音源能動制御法に関しては、音源探査の煩雑さに加えて、圧力振幅レベルの高い高回転数域において、BPF基本成分を十分に低減できないという欠点が指摘されている。この解決法に関しては、対象となる遠心送風機が市販されている安価な製品であることを鑑みて、大振幅の二次音源採用を考えるよりも、幾何形状の変化によって十分な音圧レベルの低下が期待される受動制御法の採用により、有効かつ実用的に騒音低減が図られた。これは、能動制御法と受動制御法の併用による新たな騒音低減化法の提案となるものである。具体的には、音源能動制御法をBPF2次以上の高次成分に適用し、基本成分に関しては騒音伝播系の特性を考慮した受動制御法を適用する。騒音の有効伝播経路は、翼間通路および吸込管路であり、これらの特性を一次元波動モデルによって記述することで、騒音伝播系の周波数特性を表す周波数応答関数を実験的、およびモデルより算出した。両結果は高い精度で一致し、仮定した騒音伝播経路の正当性を証明することができた。この周波数応答関数が極大減衰を示す周波数と、BPF基本成分の発生周波数を一致させることで、音源特性とは無関係に、騒音の伝播経路のみで有効に音圧レベルを低下させることが可能となる。実際には、翼枚数を変化させるか、吸込管路長を変化させるかの二通りが考えられ、実験の容易さを考慮して、本実験では吸込管路を詳細に変化させた。以上の結果より、遠心型送風機の発生騒音を最も強く支配する翼通過周波数成分に対して、基本成分は受動制御により約15[dB]、二次・三次の高次成分に関しては広帯域成分の音圧レベルまで低減することが可能となった。系全体の総騒音圧に対しても、本手法は極めて有効で、OA値で10[dB]以上という従来の結果には無い高いレベルの低減が可能となった。

遠心型ターボ機械の内部流れおよび騒音の発生機構と特性に関する研究

2002Collaborator:吉岡 英輔

Research Results Outline:遠心型ターボ機械から発生する空力騒音を対象として,実験的および数値的研究を実施した.実験では,低圧産業用遠心送風機と,高圧過給機用遠心圧縮機の2種類の遠心型ターボ機械から発生する空力騒音を対象として,実験的および数値的研究を実施した.実験では,低圧産業用遠心送風機と,高圧過給機用遠心圧縮機の2種類の実験対象を準備し,それぞれを比較・検討できる体制を作り上げた.まず,低圧用送風機に関しては,従来の...遠心型ターボ機械から発生する空力騒音を対象として,実験的および数値的研究を実施した.実験では,低圧産業用遠心送風機と,高圧過給機用遠心圧縮機の2種類の実験対象を準備し,それぞれを比較・検討できる体制を作り上げた.まず,低圧用送風機に関しては,従来の研究成果を基に,翼通過周波数基本成分と高次成分とを同時に制御する新方法を提案した.この制御法の特徴は,幾何形状を変化させることで騒音伝播系の特性に影響を与えて騒音を受動的に制御する方式と,音源の詳細な把握に基づいて能動的に圧力変動をキャンセルし,音源特性そのものを変化させる方式とを併用する点である.音源振幅が著しく大きい翼通過周波数基本成分に関しては受動制御方式が,高次成分については能動制御方式が極めて有効であることを実験的に確認した.この制御方式の採用によって,低圧遠心送風機の翼通過周波数騒音は,基本成分と高次成分をそれぞれ同時に20dB程度低減することが可能となり,騒音スペクトル上に現れる顕著な離散周波数成分を,ほぼ広帯域成分のレベルまで減じることが出来た.次に,高圧過給機用遠心圧縮機の発生騒音は,その構造上低圧の場合とは著しく騒音特性が異なり,羽根車吐出流とディフューザ案内羽根との干渉に起因する離散騒音成分が支配的となることがわかった.このため,干渉騒音が発生し,羽根車,ディフューザ,吸込管路を伝播して系外へ放射される物理過程を,一次元音響波の線形重ね合わせモデルによって推定する試みを行った.この結果,比較的周波数が高く,一次元平面波の仮定が困難となる周波数帯を除けば,モデル値は実験値と概ね一致する傾向を示した.しかし,360Hz付近に著しく音圧が減少する傾向が認められ,その特徴が音源自体の周波数特性と定性的に一致することから,双極子音源の特性自体を再検討する必要性が示される結果となった.一方,数値解析研究はまずその準備段階として,低圧遠心送風機と高圧遠心圧縮機の翼間流路を計算対象として,RANSによる計算コードの構築を開始した.この際,翼面上の流れの剥離が発生騒音に大きく影響することを鑑み,MenterのSST乱流モデルを導入することを検討している.

Lecture Course

Course TitleSchoolYearTerm
Basic Experiments in Science and Engineering 2A Kikai KoukuSchool of Fundamental Science and Engineering2019spring semester
Applied Mechanics and Aerospace TechnologySchool of Fundamental Science and Engineering2019spring semester
Applied Mechanics and Aerospace Technology [S Grade]School of Fundamental Science and Engineering2019spring semester
Fluid Mechanics 1School of Fundamental Science and Engineering2019spring semester
Fluid Mechanics 1 [S Grade]School of Fundamental Science and Engineering2019spring semester
Fluid Mechanics 2School of Fundamental Science and Engineering2019fall semester
Fluid Mechanics 2 [S Grade]School of Fundamental Science and Engineering2019fall semester
Mechanical and Aerospace Engineering Laboratory 1School of Fundamental Science and Engineering2019spring semester
Mechanical and Aerospace Engineering Laboratory 1 [S Grade]School of Fundamental Science and Engineering2019spring semester
Mechanical and Aerospace Engineering Laboratory 2School of Fundamental Science and Engineering2019fall semester
Mechanical and Aerospace Engineering Laboratory 2 [S Grade]School of Fundamental Science and Engineering2019fall semester
SeminarSchool of Fundamental Science and Engineering2019full year
Seminar [S Grade]School of Fundamental Science and Engineering2019full year
Graduation ThesisSchool of Fundamental Science and Engineering2019full year
Graduation Thesis [S Grade]School of Fundamental Science and Engineering2019full year
TurbomachinerySchool of Fundamental Science and Engineering2019fall semester
Applied Fluid DynamicsSchool of Fundamental Science and Engineering2019spring semester
Master's Thesis (Department of Applied Mechanics)Graduate School of Fundamental Science and Engineering2019full year
Research on Fluid EngineeringGraduate School of Fundamental Science and Engineering2019full year
Advanced Fluid MechanicsGraduate School of Fundamental Science and Engineering2019full year
Fluid Induced VibrationsGraduate School of Fundamental Science and Engineering2019spring semester
Seminar on Fluid Engineering AGraduate School of Fundamental Science and Engineering2019spring semester
Seminar on Fluid Engineering BGraduate School of Fundamental Science and Engineering2019fall semester
Seminar on Fluid Engineering CGraduate School of Fundamental Science and Engineering2019spring semester
Seminar on Fluid Engineering DGraduate School of Fundamental Science and Engineering2019fall semester
Research on Fluid EngineeringGraduate School of Fundamental Science and Engineering2019full year
Seminar on Applied Mechanics AGraduate School of Fundamental Science and Engineering2019spring semester
Seminar on Applied Mechanics BGraduate School of Fundamental Science and Engineering2019fall semester