The Japan Society of Mechanical Engineers NII-Electronic Library Service The Japan Sooiety of Meohanioal Engineers 824 日 本機 械 学 会 誌 2000 . 12 Vol , 103 No , 985 ギ 邏 ll 騨 鷹 1 辮 1 讐 』 sun 肺 ・ ’ Wind Tun 皿 el ’ ’ 、 “ ・. 議 妻 : ; 1 ・ 牌 乳 乱 FF 脾 舐 呼 叮 帛 脾 乳 ; L.. ’ i _ 1三 1、 、 ; / . ii 。 ∴ ∴ _ E牌_緊 . 3 ジ 、・ t . ; _ : _ t こ_ ・/ t ・’ :、 二 ← ・ ’ 、、 沼 1 …i tt’ : ≧ 鞠 諜 1 ド : : il …・ 惣 ・ 齢 鯉 轡 ・… tt・ tt・… ; 黒 1 髞 轟 ギ 囁 、 : li ll 舶藤 1 _ 敏 t ・ t −、 : lja 畦 oshi ・ Kato i 、 、 : : 調 948 年5月生まれ _ / t 、_ t ・ _ } 翌 73 縛 塾 学工 字 黝 罕 学 警 融 1 主 ど し て 行 譲 てい 諜 務 ・ 研 究 ’… 1 」 次力 ・ 飄力発電 プ ラ ) y ト の 研 翆 .、 麕所属学会および主な活動 レ ttt −t、 日 本機 械 学 会 , 数 値流体 力 学会 , 可 視化情報学会 . 1 饕 籤。 蠡痴 。 体 .. 研究室 壑長 ” . tl。、、_t− ( 〒851 ・ − 0392 畏 崎 市深 堀 町 5 − 717 − 1 」? E − mail : kelto @ n ’ g $「 aG , 粕 hiUO . ib ) …冖 . . … tt … 大空を飛しょうする航空機は , 空気 の 壁 (抵抗) を大 出力 の 推 進 機 で 押 し 分けて 高速 で走り, そ の 時 生 じる空 気 の力 (揚力)で大重量の機体を空中に 浮か べ る . 20 世紀 の工 学 の 中で , 流 体力学の 偉大な成果は航空機に象徴 さ れてい るとい える ,この航空機の研究 開 発 を支 えて き た実 験 設 備 が 「風洞 * 1 ( wind tunneD 」で ある . こ れ は , 送 風機で 風 の 流れを人工 的に作り, その 中 にお い た模型に作用する力やモ ー メ ン トを計 測 す る こ とで , 実際 の 航空機 の 流体力学的な特性を把握する装置で ある . 風 洞がなか っ た こ ろの 実験 は .自由 落下や旋回腕の 装置を用いて 行われた が . 計測の困 難さや速度の 限界など問 題 があ り多くの 成果をあげる こ とは で きなか っ た .1871 年 , イギ リス のフ ランシス ・ ウ ェ ン八 ムによ っ て世界最 初 の風 洞が つ くられたが , そ の 有用性 が 明 らか にな る と , フ ラ ンス ,ドイ ツ など各国で 次々に風 洞が建設された m , 20 世紀 の 幕開 けとなる 1903 年 , 人 類 初 の 動 力飛行に成功 したライ ト兄弟 は , 断面 が400m 角の 小 さ な風 洞を自 作 し , 主 翼 の 翼 型 ( 断面形状)および 操縦 安定性の 検討に供したという C2 ] , 風洞の 形式 は 「 開 放式」と 「 回流式」 とに 分 け られ る , 前者は , 送風機によ っ て 発生させた空気の流れを模型に当 て , その ま ま 排 出す る も ので あ D , 動 力の 損失は大き いが , 風 の 乱 れの 少 な い 一 様な流れを得る ことが 容易 であ る , 後者は , 模型を通過 し た 空 気流 を 再 び 送風機 に 戻 す 循環式 のものであ り, 動力 は 少 なくてす むが 、 乱 れの 少 な い 一 様 な 流 れ を 得 るた め に風 路の 中 * 1 「 風 胴 」 と表記 され るこ ともある. 一 38 一 に 整流板 を 多数設置 する 必要 が ある . 代 表 的 なもの が 1917 年 ドイツの ゲ ッ チンゲ ン 大 学 で つ く られ , 以 降 この 形 式を ゲ ッ チ ン ゲン 形風洞 と 呼 んでいる ( 図 1 参照 ) ’ 〔 4 } . 風洞 で 実物 の 縮尺模 型を 使 っ た 実験 を 行 う場合 , 常 に 問題 になるのは , 流 体力学 にお ける相似変数 であるレイノ ルズ 数 を 実物 と 一 致 させることであ る .レ イ ノル ズ 数 は 流 れの 慣性力 と 粘 性力と の 比 で 表 され , 物体 の 代表長 さ を t , 速度 をレ 、 空 気 の 動粘性係数 を V とし, 模型を添字 m ,実物 を 添字 ρ を つ けて 表 せ ば , 模 型と 実物 とで 流体力 学 の 特性 を 合 わせるためには 協△ m 怖 乙 ρ Vfn Vp が 成 り立たなければならない . 通常 , 風洞では大気圧 の 状態 の空 気 を 使う か ら, vm = vp で ,結果 と して V ,nLm = 協 L ρ とな り , 模 型のレイノルズ数を実 物のそれに近 づ けるた めには , 模 型の 寸法と風速をで き るだけ実物 に 近 づ け なければならない こ とになる . このため , 大 きな 実 物 風 洞 がアメリ カや フランスでつ くられた , ア メ リカ の NACA 〔 National Advisory Committee forAeronautics ( 国 立 航 空 諮 問委 員会) の 略 , 現 在 の NASA 〕 の 工 一 ムズ 研究所 には 縦 12m , 横 24 m のだ円形吹出 し囗をもち , 最大風 速 ] OOm /s , 36000 馬 力と い う巨 大 な 風洞 がある ,しか し , この よ うな風 洞実験 の や り 方は , 高速化 し , 大形化 してい く飛行機 の 進 歩 に は結 局 つ いて いけなか っ た . これを打破するために考案されたも の が 「高圧風 洞」であ り, 空気密度 を 例え ば20 倍 にす る こ とによりレイノ ル ズ数 を 20 倍に高 めること ができる . N 工工 一 Eleotronio Library