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日本音響学会誌 67 巻 12 号（2011），pp. 593–594

連載企画—音響学の温故知新—

流体騒音研究 40 年*
秋 下 貞 夫（立命館大学理工学部）∗∗「流体騒音」とは，低マッハ数の流れから生じる音できるだけ離散化差分の誤差を抑えるように高次の研究分野であり，一般には Aerodynamic sound

差分を用いた計算を行えば，流れの現象の一部とと呼ばれて，流体力学の一分野を指す。筆者の尊して音波の発生を捉えられることを示す論文が発敬するこの分野の大家 M.S. Howe（Boston Uni-表されている。これを敷衍すれば流体騒音の研究versity）の大著は ‘Acoustics on Fluid-structureInteractions’ とのタイトルを持つ。また，この分野を ‘Aero-acoustics’ と呼ぶことがある。これらはすべて流れの数値シミュレーションを適用してはこの分野が音響学の一分野であることを示してワーに比べて極めて微弱であることはよく知られいる。筆者は 1970 年代初期にメーカの研究所にている。例えば，空調機の騒音を支配するファンおいてこの分野の研究に手を染めて，中断期間をの音のパワーはファンの送風パワーの 10 のマイナ含めて 40 年間もこの分野の研究に携わってきた。

ス 6 乗程度である。すなわち，これは流れ場の速この間の思い出を綴ってみたい。

度を 10 のマイナス 3 乗程度の精度で計算するこ

Aerodynamic sound の研究は，1952 年に出版された有名な論文，M.J. Lighthill, “On soundgenerated aerodynamically, part 1; generaltheory,” Proc. R. Soc. Lond., A211 (1952)から始まったと言って過言でない。Lighthill はCambridge University で Lucas Professor と呼とを要求する。上に挙げた流れの数値シミュレー

元の流れに基づいており，乱流を扱う場合が一般ばれるポストを勤めた超有名な流体力学者であり，的である。そのような流れで複雑な境界条件の下第二次世界大戦後に始まった英国製ジェット旅客で流速分布を 10 のマイナス 3 乗程度の精度で計機 ‘Commet’ の騒音問題解決を目指して始めた研

算することは，大形の計算機を持ってしても困難

究の最初の成果がこの論文と伝え聞く。実際にはを極めることは音響学会の研究者諸氏にも容易に第二次世界大戦中にソ連では L. Gutin がプロペラ納得できるであろう。そこで流体騒音の研究では，推進機が発する音の研究論文を出版しており，こ第一に音源のモデル化が最大の関心となる。筆者の論文は明らかに aerodynamic sound 研究の嚆はこの分野の研究をファン騒音の研究から始めた。

矢をなす。Lighthill の論文の新しさは，音波の伝翼の回転によって生じる翼の周りの流れから音源播を支配する波動方程式では省略する，加速度のとなる流れを数学的に表現することが重要な課題一部を表す非線形の輸送項を省略せず，波動方程である。1960 年代から，1970 年代にかけて，こ式の非斉次項として保持し，これを音源項としてのような立場から，流体力学の有力ジャーナル，表したことにある。言うまでもなく，音の発生とJournal of Fluid Mechanics, AIAA Journal な

伝播は流体の支配方程式で記述できる。実際に近どではこのような論文が多く掲載された。流体騒

年発達した流れの数値シミュレーションを用いて，音の研究者にとっては，音の発生と伝播を表す方程済むことになる。ここでこの数値計算の精度を精査してみよう。音波のパワーは一般に機械的なパションを用いて流れの現象から音波の発生を捉えた例は円柱後流から発生するエオリア音の場合であり，2 次元の流れを扱っている。しかし実際に産業界で扱う機器の流体現象は多くの場合，3 次式をどのように構成するかが第一の課題であった。
∗∗∗

Forty-years in aero-acoustics.
Sadao Akishita (Faculty of Science and Engineering,
Ritsumeikan University, Kusatsu, 525–8577)
e-mail: akishita@se.ritsumei.ac.jp

この事情は音響学の有力な教科書，Morse/Ingard,‘Theoretical Acoustics’ を見ればある程度推測できよう。流体騒音の研究者にとっては，音響学は

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流体騒音の一分野に過ぎず，固体の振動から発生たることに失望する場合が多い。実際には即戦的する正弦波音波も流体騒音の手法によって容易にな手法を駆使しながらも基礎研究をもこなす力量扱えると自負していたように見える。

が要求されるにもかかわらず，力量の確立を諦め

Aerodynamic sound の研究の主流は上に述べた Lighthill がこの分野を創始した動機，及び唯一の国際会議 Conference of Aeroacoustics の開催てしまうように見える。

が欧米の航空宇宙産業によって支えられることを筆者のみならず，数少ないこの分野の日本の研究見れば一目瞭然である。有力な航空産業のない我者をリードし続けられた。上に挙げた M.S. Howe

が国では，筆者の例に見られるように民生並びに先生と同じく，筆者にとっての数少ない流体騒音

産業機器の流体騒音に依拠しなければならなかっ研究の恩師である。今になって筆者も若い研究者た。この場合の流れは現在の日本で最も社会的ににこれらの先生のような影響を与えることを志し

大きな流体騒音の代表例である新幹線列車の騒音ているが言うは易くて実現は困難である。

このような分野にあって，小竹，梶両先生は基礎研究に軸足を置いた深い洞察に基づく研究で常にの例を見ても分かるように，マッハ数 0.3 程度をさて近年，筆者は，多孔性固体表面による流体超えない流れから生じる。そこでは流れを非圧縮騒音源の低減と，流体騒音の発生と伝播に影響をの流れで扱った上で，その流れの中から音源とな与えるグリーン関数の表現に関心を寄せている。

る項を数学的に表現しなければならない。その意

流体騒音の音源を Lighthill が導いたレイノルズ

味で敢えて，Aerodynamic sound と呼ばず Hy-応力で表すよりもその中の渦度を持つ流体部分にdrodynamic sound と呼ぶ。

特定する「渦音理論」が有効であり，これに固体

このような日本の流体騒音の研究は，1960 年代の影響を表す適当なグリーン関数を取り入れるこに東大の当時の付設研究所の一つ航空研究所からとに努力を集中している。最近になって，このグ始まった。筆者も民間のメーカの研究所においてリーン関数には音響学で古くから研究されてきたこの研究を始めるにあたって，当時のこの分野の「回折理論（Wiener-Hoph 手法）」を応用できるこ数少ない研究者であった当時の航空研究所小竹進とを知った。すなわち，筆者にとっては音響学は先生（故人），梶昭次郎先生（現帝京大学工学部）に回折理論を通してこれから勉強しなければならな指導を乞うてきた。騒音の研究者は今も昔も泥臭い分野に見えるのである。古くから確立されていい研究環境に置かれざるを得ない。筆者の経験でるように見える音響学にも流体騒音研究にとってもメーカの研究所に持ち込まれる研究課題は常には学ばなければならない先進的な手法が埋蔵され短期間での解決を迫られ，しかも製品における成果ていると思い直している。

を挙げるよう要求される。多くの場合深い現象の理解に基づく基礎的な研究手法よりも，マニュアル

秋下 貞夫やハンドブックに基づく即戦的な手法が尊重され1961 年 3 月京都大学工学部航空工学科卒。工学博士。
1964 年プリンス自動車工業（株）を経て三菱電機入社。1988年 3 月まで同社中央研究所にて流体技術並びに宇宙機器の研究に従事。1988 年 4 月立命館大学理工学部機械工学科教授に就任，2009 年 3 月定年退職し，現在に至る。

る。研究者は基本的に同種の現象を少しだけバリエーションを付けた研究手法に繰り返し訴えることを要求される。そこでは若い研究者は，同じ研究手法の適用に飽きて挙げ句にこの分野の研究者