本論文では、低圧軸流ファンのベンチマークデータセットFAN-01を用いて、ファンの音響特性を実験的に調査し、さまざまな予測手法の性能を評価している。
まず、ファンの設計パラメータと運転条件を示し、流速、乱流エネルギー、壁面圧力変動などの流体力学的データ、および音響スペクトルデータを提供している。
次に、音響予測手法を階層的に整理し、経験式に基づくクラス1、クラス2の手法、流体音響の数値解析手法であるクラス3、クラス4の手法について、それぞれの特徴と適用性を検討している。
クラス1の経験式では、VDI 2081やVDI 3731の手法を適用し、設計点近傍での予測精度を確認している。クラス2の経験式では、Sharlandやコルツシュの手法を用いて、周波数スペクトルの予測精度を検討している。
クラス3の数値解析手法では、流体解析と音響解析を分離する手法を適用し、ベンチマークデータとの比較により、予測精度の検証を行っている。クラス4の完全連成解析手法では、格子ボルツマン法を用いて、流体-構造-音響の相互作用を解析し、実験結果との良好な一致を示している。
以上の検討から、低圧軸流ファンの音響特性を正確に予測するには、クラス3やクラス4の数値解析手法が有効であり、実験データとの比較検証が重要であることが明らかになった。
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