豊橋技術科学大学

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横山 博史(よこやま ひろし)

所属 機械工学系
職名 准教授
専門分野 流体制御,数値流体力学,空力音響
学位 博士 (工学)(東京大学)
所属学会 日本機械学会, 自動車技術会, 可視化情報学会, 日本流体力学会, AIAA (アメリカ航空宇宙学会)
E-mail h-yokoyama@me
※アドレスの末尾に「.tut.ac.jp」を補完してください
研究室web http://ec.me.tut.ac.jp/
研究者情報(researchmap) 研究者情報

研究テーマ(シーズ4)
楽器からの音の発生機構の解明

研究の技術分野 音響学, 空力音響学, 数値流体力学
キーワード 楽器, 空力音響, 直接計算
提案者 横山博史
連絡先 横山博史 h-yokoyama@me ※アドレスの末尾に「.tut.ac.jp」を補完してください

われわれは,世界で初めて,実際のリコーダーからの音の発生を数値計算により予測することに成功しました. これには, 東京大学や九州大学のスーパーコンピューター (FX10)を100ノード程度を2週間使用する,極めて大規模な計算コストがかかりました.しかし, こうした計算結果により,音がどのように空気の流れから発生しているのか知ることが出来ました. また,リコーダーからどのように音が広がっていくのかも知ることが出来ました.この成果は,将来の楽器のデザインの革新に貢献します。リコーダーなどのエアリード楽器では, 演奏者の吹く息により, 楽器内部で
流れ場が変動し,音(圧力・密度の変動)が発生します.リコーダーなど比較的シンプルな楽器でも, 形状や材料が少し変わるだけ音は大きく変化し, 演奏のしやすさや, 吹き心地(吹奏感)も変わることが知られていました.しかし, どこの形状や材料が,どのように音に影響するかは詳しくはわかっていませんでした.楽器は吹けば音が出ますが,実はその内部では複雑な流体現象が隠れていたのです.
子供の頃,音楽の時間にリコーダーを演奏した時,低音が出にくかった記憶はないでしょうか?今後は,計算機を使ったシミュレーションによって,楽器形状が音に及ぼす影響が明らかにできれば,もっと演奏のしやすい楽器のデザインや新しい楽器を提案していくことも可能になると信じています.

楽器まわりの音場
リコーダーエッジまわりの渦構造と圧力場

主要な研究設備等

○並列計算可能な計算機
○複雑物体まわりの流れと音の直接計算プログラム
○計算前処理としてのCADデータからのメッシュジェネレーター

基本となる特許・開設記事・研究論文等

  1. M. KOBAYASHI, H. YOKOYAMA, A. IIDA, "Direct numerical simulation of flow and acoustic fields around woodwind instruments with reed oscillations", Inter-Noise 2017, Hong Kong, China.
  2. H. Yokoyama, M. Akira, R. Hamasuna, H. Onitsuka, and A. Iida, “Direct aeroacoustic simulations and measurements of flow and acoustic fields around a recorder with tone holes”, The fifth joint ASA/ASJ meeting, 2016. [invited]
  3. Hiroshi Yokoyama, "DIRECT AEROACOUSTIC SIMULATION RELATED WITH MODE CHANGE IN A RECORDER", Proceedings of ECCOMAS, 2016
  4. Yokoyama H, Miki A, Onitsuka H, Iida A, "Direct numerical simulation of fluid-acoustic interactions in a recorder with tone holes", Journal of the Acoustical Society of America, 138(2) 858-873, 2015
  5. 小林正樹,横山博史, 飯田明由, "音孔を有するリコーダー周りの流体音に関する直接計算", ながれ,33(2),pp. 125-131, 2014
  6. Hiroshi Yokoyama, Masaki Kobayashi, Hirofumi Onitsuka, Akira Miki, Akiyoshi iida, "Direct numerical simulation of flow and acoustic fields around an air-reed instrument with tone holes",inter-noise 2014, Melbourne, Australia, (Novenber 17,2014).

実施可能な共同研究の形態

共同研究一般


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