水の音

こんな小川・・・ （まぁ，あの・・自然の川ではありませんが・・・） でも，水の音が聞こえます．上流側から来た水が周りの水とぶつかって波を立てたり泡を立てたりしているところで水の音が聞こえます． ジョボジョボ〜とかチョロチョロ〜とか・・・ 水の音も空力騒音の一種類と考えられます． なぜかというと・・・ 実は水に巻き込まれた空気が泡となって水の中に取り込まれ，その空気の泡が水の中から 外に出てくるとき，水によって圧縮された空気がはじけるように出てきます．

そのときに音が発生する．これが水の音の発生メカニズムと考えられます．
つまり，空気がはじけるときに圧力変動を周囲に発生しそれが伝播します．

私達はその音を水の音として聞いているんですね．

水の音は，水が作り出している・・・のではなく，やっぱり空気が作り出している
空力騒音なんですね．

自動車走行時の雨音

自動車走行時に床下から聞こえる”バシャバシャ”という雨の音がなくならないものか・・・と考えています．

高速道路で経験がありますが，浸透性の高い舗装路はタイヤ走行音も雨の音も小さいですよね．

となるとこのような雨の音を低減するためには，道路側での対策，タイヤ自体の対策， 自動車ボディーでの対策と三つの方向での対策があるだろうと考えられます．


さて，そもそも自動車走行時の雨の音の発生メカニズムはどうなっているのでしょうか？


滝の音の説明などから 推測すると・・・

道路の雨水をタイヤが巻き上げます．そのときに発生した雨粒が自動車の床下部分や路面の雨水 にぶつかります．

つまり，雨粒がボディーにぶつかって引き起こされる機械的な振動，また，雨粒が路面の水に ぶつかって空気を巻き込んだりして発生する気泡の発生消滅による空力音が，ここで問題として いる雨の音の大部分ではないかと考えられます．

となると，その音を低減するための対策は･･･

（１）路面の雨水を減らす　→　高浸透性の舗装路面
（２）タイヤの雨水巻上げを減らす → タイヤパターンの工夫
（３）雨粒による振動発生を低減する床下 → 床下への防振・防音処理

といった方向が考えられるのではないでしょうか．
上記の２，３はメーカー側にて試行錯誤する必要があります．

しかし，１は国土交通省さんにがんばっていただきたいですね． 道路側での対策は，全ての車両ユーザーに恩恵がありますからね．

低騒音風洞のノイズ対策

先日，大学の恩師に会ってきました．
近年，大規模で従来不可能だったケースのCFD解析結果をもってくる相談者（企業）が増えたそうです．

解析結果の考察や課題の解決に結び付けるにはどうしたら良いのか？
いろいろ相談されるんだそうです・・・・・

・・・・・・・・・・・・

ここで気づいたあなたは，立派です．

「えっ？そもそも課題解決や考察に必要だから，そのCFD計算を実施するんでしょ？」
「そういう事前の考察や計画があるから，CFD計算の条件がきまるんですよね？」

・・・・・・・・・

いや，全くその通りなんですが，そういう考察や計画ができない企業が増えているんだそうです．
一言で言ってしまえば，技術がない！　　　ということなんですが．．．
根っこは教育にあると思います．

課題を論理的に工学的に考察し全体を見渡して計画し実行する．

これができていないんですね．ですから，企業の研究開発をトータルでサポート
するようなコンサルティングが必要だぞ！

っという話になりました．

恩師に「それを踏まえて，勤務先でトータルの設計エンジニアリングサービスを提供する予定です．」

と伝えたところ

「お前，それは技術力がいるぞ．」

はい．私は大丈夫です．何せあなたの弟子ですから！

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ところで，低騒音風洞では，測定機器に混入する電気ノイズを極力落とす必要があります．

なぜ？

そうです．ものすごく小さな量を測定する必要がありますので，ノイズがあると正確に測定
できなくなります．

このとき，ケーブルのノイズ防止に役立つのが，平網銅線，通称”網線”です．
ネットで検索してみたら，ありましたね．

参考にどうぞ．

http://www.cqnet.co.jp/musen/item.cgi?item_id=hiraami5_5&ctg_id=hiraami&page=1

おいしい自販機の音

自販機で購入した経験のない方？っていないですよね．きっと． 先日，私もコーヒーを購入したんですが・・・ ガッコン！ って，うわっ！大きい音！ って思ったんですが，次に何を考えたと思いますか？・・・ 実は，おいしい音ってだせないかなぁ？ 最近，ただ静かにすれば良い・・・っていうのは減ってきましたよね． 製品開発の現場では，もっと能動的に良さを訴える音作りが要求されている訳です．

それでは，自動販売機にふさわしい音とは？どんな音でしょうか？
ちょっと独断で考えて見ましょう．

おいしそうな音，楽しい音，また買いたくなる音，また聞きたくなる音，
渇きが癒えるような音，

そういう音作りがいいと思いますよね．最近，朝とかに，

「おはようございます．ありがとうございます．いってらっしゃいませ．」
って機械的な声でしゃべる自販機に出会いました．

私的にはイマイチです．．．だったらしゃべんない方がいいなぁ〜 という印象を受けましたね．
あっ！大阪弁のおっちゃん的自販機にも出会いましたよ．

まぁどちらも面白いけど，私の考える音作りの方向とは違いますね．
安めぐみさんが，「ありがとう，また来てね〜」のほうが個人的には嬉しいんですが・・・

人間工学的な要素が入ってきますが，自販機にふさわしい音作りプロジェクト
やりたいですね！！　どなたかご一緒しませんか？コカコーラさん！ぜひ！

空き缶は空間共鳴？

バキッ！ベコッ！バコォォォッ〜！ 空き缶をつぶした時の音・・・あなたは，「大きい！」 って思ったことはありませんか？ 「なんでこんな大きいんだろう？」私は思ったことがあります． 薄いアルミニウムの板を折り曲げても，こんなに大きな音はしませんよね． なぜでしょう？ そうですね．懸命なあなたにはもう想像がついています． 空間共鳴です．いえ，そのように考えるのが自然でしょう・・・というわけで・・・ さて，検証計算を・・・と思いましたが，ふと気がつきました． この”空き缶をつぶす”という 過程は，空間の大きさが時々刻々と変化することになりますよね．

しかも，空き缶の一端（底）は閉じていますが，もう一端（上部）はプルトップ部分 という一部だけが開いている形です．この騒音発生の過程はかなり複雑ではないかと推測できます．

と，さらにここで気がつきます．それなら，空間共鳴というのは，ヘルムホルツ共鳴 のような体積型とは違うのではないでしょうか？気柱共鳴のような長さ寸法で決まるタイプ でしょうか？
いずれにしろ，簡易的な計算では検証できないということが予測できます．

では，どうしましょう？
このようなときは，実験的に確認する方法を考えます．まず，共鳴なのかどうか？を検証します．

缶きりを持ってきてください．空き缶の上部に一部だけ缶きりで穴を追加します． できれば，同じ空き缶を複数用意してそれぞれに違った大きさの穴を追加します． 上部を完全に切り取った空き缶も用意すると良いでしょう．

そして，それぞれの空き缶を同じようにつぶしてそのときの発生音を聞きます． 発生する音が変化していれば，明らかに空き缶のつぶれる音は共鳴騒音である． といえるでしょう．

そして，穴の面積や寸歩や空き缶の大きさ等と発生する騒音の関係を実験的に 調べてゆけば，より詳しいことがわかってくると考えられます．

・・・たかが空き缶ですが，おもしろいですね．いずれ確認したいと思います．
（2009年1月30日）

門柱の空力騒音

こういう門柱からも騒音がでます． ブ〜ン！　とか　ボォ〜　とか そういうのも，エオリアントーンですね． エオリアントーンというのは， 角柱や円柱の後流に発生する渦列が，その表面に圧力変動を発生させて 騒音になるというメカニズムであると考えられています． でも，こう言うと，こんな方がいます．

　「そうか，これさ，柱が並んでるからいけないんだろ？」
・・・いえ，そういうわけじゃないです．

　「この柱が弱くて振動するんだろ！強度あげればいいんだろ！」
・・・いえ，空力騒音だから機械的な振動はしてません．

　「・・・わかんないなぁ？わかるように説明してよ．」
・・・いや，そんな強度系の知識だけじゃ無理です．

といいたくなるんですが，こういう説明はいかがでしょうか？

台風がくると強い風が吹きますよね．渦というのは小さな台風のようなものです．
小さいけど回転力が強いので風を周囲に引き起こします．その風が角柱の表面に
ぶつかると，角柱を押しますよね．つまり，圧力が発生します．

そして，渦が流れとともに遠ざかって行くと，その圧力も弱くなってゆきます．
でも，渦は次々に発生するので”圧力が発生しては弱くなり発生しては弱くなり”
を繰り返します．

すなわち，角柱の表面に時間的に変化する圧力（＝圧力変動）が生まれます．
この圧力変動が周囲に伝播して，私たちの耳には騒音として聞こえるんです．

ですから，柱はどこも振動していないし，強度も関係ないです．
もしも，共振していれば関係します．

（と，こんな感じでいかがでしょう．）

▼追記

　さて，そんなこんなエオリアントーンが発生しないようにしたいというニーズがあると思います．
　こういう門柱や，あるいはベランダの手すりなど，ニーズがあるんじゃないでしょうか？

　対策は，いくつか考えられます．方向としては，
　１．渦が発生しないようにする，２．発生がバラバラになるようにする．
　です．たとえば．．．

　具体策１．　角柱の場合，ねじった形状にする．円柱の場合，溝を追加（ディンプルとか）
　具体策２．　細い糸をスパイラルに巻きつけた形状にする．

などなど，あります．風洞を使えば簡単に確認できますので，お試しください．

竹林の音・・・って？

竹林です． 風でこの竹林が揺れていると，ガコ〜ンガコ〜ン・・・・キコ〜コッコッコンンンン みたいな・・・普通の木が揺れてぶつかって出す音とは全然違う音がします． これはなんでしょう？ と聞くまでもなく，竹の中は空洞ですから共鳴ですよね． では，せっかくですから竹の共鳴周波数を計算しましょう． 節と節の間を25cmとすると，軸方向の１次共鳴周波数は 単純な気柱共鳴の式から，次のように求められます． f=c/λ=340/(2*0.25)=680 Hz ん〜もう少し低いような気もしますが，まぁこんな値でしょう．では，周方向の共鳴は？

これが，じつは非常に難しいです．
以前，調べたことがあるんですが，高度な数学を必要とします．

といいますか，円柱の周方向の共鳴を計算した例は，最近の教科書や文献にはありませんでした．
30年くらいまえの教科書に見つけたんですが，はっきり言って私には理解不能・・・

いまなら，NASTRANで解析しちゃえ〜っ，みたいな感じが速そうです．

これで終わっては情けないので考察します．

周方向は半径が効いてきます．
半径は軸方向長さに比べて1/4くらいの長さですから，共鳴周波数は上の計算値に比べて4倍くらいのオーダーだろうということは推測できます．

すると，おそらく2kHz以上の高い周波数が周方向の共鳴周波数になります．
普段，竹林でそういう高い音は聞かないので，周方向の共鳴はないだろうということがわかります．

余韻が残る・・・とか，次第に音が大きくなる・・・というのが共鳴音の特徴です．
何気ない自然の中にも共鳴騒音があるんですよね．