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 FW-H法

  • FW-H(FfowcsWilliams-Hawkings)法やKirchhoff法は、音源導出過程とその音源を使った音響計算過程を分離した解法です。流体や構造物の時間的変動から生じる放射音が、周囲においてどのように観測されるかを、数値的に予測します。
  • 具体的には、計算(非定常流体解析や構造振動解析)あるいは計測で得たパネル面(音源を内部に含んだ面、例えば物体表面)上の時系列情報を基にして、観測位置での音圧時間履歴を求めます。この音圧時系列データを使ってスペクトル特性などを求めることが可能になります。
  • 本手法は、時間空間的に大規模な問題を原理的に高速に処理できるために、実用的な時間で音響レベルを見積もる必要性の高い研究分野のみならず、設計現場での貢献が期待できます。
  • 本手法に基づく計算例は、音響学会を含む関連学会で継続的に発表しております。

流体音への適用手順

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構造振動音への適用手順

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特徴

1.高精度な予測

  • 流れ場中の円柱、超音速ジェット、ロケット(M5、H2A)の排気ジェットに関する騒音予測問題に適用し、CFD及び実験との比較により、 解析精度を確認しました。
  • 高温超音速ジェット:OASPLは、4dB(3%)以下の誤差で、実験値と一致しました。
  • M5ロケット・・・ストロハル数=0.2以内でほぼフライトデータと一致しました。
  • H2Aロケット・・・十分な解像度をもつCFDによる値と比較し、2dB以下の誤差を実現しました。
  • 理論解のある問題を通して、解析精度を指定した誤差範囲内に収めるための指針を作成しました。

2.大規模・大量データへの対応

「解法が素直」なので
  • 複数の解析ケースに対する一括処理
  • 並列計算
    を実現しています。

3.高速計算

  • 「行列方程式を解かないで済む」手法なので原理的に高速計算が可能です。
  • アルゴリズムや実装上の最適化も考慮した結果、以下のような高速計算を実現しました。
     例:PC版(メモリ8GB、CPUクロック数 2.4GHz)でのシングルコア計算例
      ①超音速ジェット:8分(観測点数8)
      ②H2Aロケット :19分(観測点数9)

4.主な解析対象

本手法の特徴から、以下のような騒音が解析対象として挙げられます:
  • 排気音などの広い周波数帯域の騒音(マフラー音など)
  • 流体中の運動物体(自動車など)が主要因となる騒音(風切り音、エオルス音など)
  • 流体中の回転物体(風車など)が主要因となる騒音(風切り音、BVI騒音など)
  • 強い非線形性をもつ音源からの放射音(発破音、衝撃波音など)

検証例

お問い合わせ

関連資料ダウンロード

  • 技術報告1のPDF技術報告1

    「風車音関連技術の現状と将来予測」(pdf形式、9ページ)