流れ場制御によるパンタグラフの空力音低減

流れ場制御によって新幹線パンタグラフから発生する風切音(空力音)を低減する手法の基礎研究を行っています。これまでに、流れの剥離を抑制する手法と、流れ場に能動的に擾乱を付与する手法の2つの手法を提案しています。

1.はじめに

新幹線の沿線環境負荷低減や高速化にとって、車両各部から放射される空力音を低減することは重要です。集電力学研究室では、新幹線車両の主要な空力音源であるパンタグラフの空力音低減に取り組んでいます。現在、当研究室では、流れ場を能動的に制御して空力音を低減する手法の基礎検討に取り組んでいます。

2.流れ場制御による舟体の空力音低減手法

物体から放射される空力音は、物体背後に生じる渦の非定常運動によって生じることが知られており、渦を弱めることで空力音を低減することが可能です。図1および図2は、パンタグラフの主要な空力音源となる舟体を対象として、流れ場制御手法を適用した場合の流れの可視化結果を示しています。どちらの手法を適用した場合も、舟体背後に生じる大規模な渦(カルマン渦)の巻き込みが弱まっている様子が確認でき、空力音低減手法としての活用が期待できると考えています。
なお、図1に示した流れの剥離を抑制する手法の研究は慶應義塾大学深潟研究室との共同研究で実施したものです。

図1 プラズマアクチュエータ(PA)によって流れの剥離を抑制した場合
図2 シンセティックジェットアクチュエータ(SJA)によって流れ場に能動的に擾乱を付与した場合

参考文献

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