JP2005351791A - 変動風付加装置及び風洞装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 風洞の吹き出し口から流出する気流に一定周期の（例えば正弦波状の）速度変動を有する変動風や乱流を付加することができ、運転による騒音の発生を低レベルに抑制することができる変動風付加装置及び該変動風付加装置を備えた風洞装置を提供する。
【解決手段】 回転軸２１を有する複数の遮風板２と、動力装置３とを有しており、遮風板２は回転軸２１が互いに並行になるように、且つ、隣り合う遮風板２が互いに接触しないように配置されており、動力装置３は、遮風板２を回転軸２１の周りに所定の回転数で回転させる変動風付加装置Ａ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、気流に変動風を付加する変動風付加装置及び変動風を付加することができる風洞装置に関するものである。

自動車、列車、構造物等の気流による影響の調査には、これら対象物あるいはその試験模型（以下試験対象物という）を所定の風速の場所に配置し、該試験対象物回りに発生する空気の相対流れと同じ流れを人工的に発生させ前記試験対象物の流体力学的特性を測定する風洞実験が広く採用されている。従来の風洞実験を行う風洞装置において、前記風洞装置内を流れる気流は一定風速の均一流れであり、この均一流れの中に前記試験対象物を配置して気流による影響の観察、測定を行ってきた。しかし、実際の自動車、列車、構造物等が受ける気流の流れ（以下自然風という）は連続した均一な流れではなく、風速が周期的に変動していたり、乱流が発生していたりするものがほとんどである。

従って、前記試験対象物周りの気流による影響を忠実に再現してやるには、一定周期の正弦波状の変動風、乱流等を再現してやらなくてはならない。そこで風洞装置の吹き出し口に乱流発生装置を取り付けたものが提案されている。この従来の乱流発生装置は風洞吹き出し口に、風路内の流れに直交させて複数の平板を配列し、設置された平板を、平板の所定位置に設けられた軸周りに揺動させることで、乱流を発生するものである。

また、自動車、列車等は走行時、その走行によって自動車、列車等の表面、底面等に発生する走行風が原因で騒音が発生する。また、橋梁、ビル等の構造物の場合、強風が吹きつけることで気流の乱れが生じ騒音が発生する。近年これらの騒音の低減について使用者の要求が高まっており、これら騒音の対策も課題となってきている。
特許第03154609号

従来の風洞装置の均一な気流を発生する風洞装置において、該風洞装置は低騒音であり前記試験対象物及び（又は）試験対象物周りで発生する騒音を測定することは可能である。しかしながら、前記従来の風洞装置の場合、気流の流れが均一な流れであり、実際に試験対象物が受ける自然風（乱れを含む流れ）とは異なるので前記試験対象物の使用状態（設置状態）での騒音を再現するのは困難である。

また、上述の乱流発生装置を用いて変動風及び（又は）乱流を有する気流を発生させる風洞装置において、前記試験対象物及び（又は）試験対象物周りで発生する騒音を測定する方法が考えられる。しかしながら、前記乱流発生装置では変動風及び（又は）乱流を発生させることは可能であるが、動作時に機械的な動作音及び前記乱流発生装置を通過する流力的な発生音が発生し、前記試験対象物及び（又は）試験対象物周りで発生する騒音の測定ための静音状態を作り出すのは困難である。

また、気流の流速が早い場合、風洞装置内に平板を配置しそれを揺動するので大きな風切り音が発生する。この風切り音は前記試験対象物及び（又は）試験対象物周りで発生する測定用の騒音と同種類であるので測定を邪魔する。また、従来の乱流発生装置ではその構造上、高周波数で動作（開閉）させるのが困難であり、高周波数の変動風を付加することができない。

そこで本発明は、風洞の吹き出し口から流出する気流に一定周期の（例えば正弦波状の）速度変動を有する変動風や乱流を付加することができ、運転による騒音の発生を低レベルに抑制することができる変動風付加装置及び該変動風付加装置を備えた風洞装置を提供することを目的とする。

また本発明は、風洞の吹き出し口から流出する気流に一定周期の（例えば正弦波状の）速度変動を有し、流れの方向が一定の変動風を付加することができ、運転による騒音の発生を低レベルに抑制することができる変動風付加装置及び該変動風付加装置を備えた風洞装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、風洞装置に配置される変動風付加装置であって、 回転軸を有する複数の遮風板と、動力装置とを有しており、前記複数の遮風板は前記回転軸が互いに並行になるように、且つ、隣り合う遮風板が互いに接触しないように配置されており、前記動力装置は、前記遮風板を該回転軸の周りに所定の回転数で回転させることを特徴とする。

この構成によると、前記遮風板を駆動することで気流の通過面積を周期的に変更することができ、前記気流に対して周期的に流量、速度等が変動する変動風を付加することができる。また、遮風板の回転速度を任意に設定することができ、変動風の変動周期を任意に設定することができる。

前記遮風板が回転形式であるので、運転時に該遮風板が他の部材と接触することがなく、それだけ機械的に発生する騒音を低く抑えることができる。

前記遮風板として前記回転軸に直交する断面の断面形状が楕円形であるものであってもよい。断面形状が楕円形の場合、気流が前記遮風板に沿って流れやすく、流体力学的に発生する騒音を低く抑えることができる。

上記構成の遮風板として前記回転軸に直行する断面の断面形状は、該遮風板が気流内で回転したときの気流の剥離の大きさによる影響を考慮し、気流の通過面積が緩やかに変化する形状であるものであってもよい。

この構成によると、前記気流の通過面積が緩やかに変動することで、前記気流の流量変動、速度変動等が緩やかな変動とすることができる。

上記構成において前記複数の遮風板の回転方向は同じ方向であってもよく、隣り合う遮風板でそれぞれ異なる方向であってもよい。

この構成によると、前記遮風板が同じ方向に回転する場合は遮風板の圧力面が各遮風板において同じ方向であり変動風付加装置を通過する気流を左右に振ることができる。また、異なる方向に回転する場合、隣り合う遮風板の圧力面が向かい合うので、前記変動風付加装置を通過する気流を流れ方向の変動が少ないものとすることができる。

上記構成において前記複数の遮風板が、気流に対して同じ方向且つ傾きで取り付けられるものであってもよい。

この構成によると、気流の流れる通過面積の最大値及び最小値の落差を大きくとることができ、それだけ、変化量の大きな流速及び（又は）速度変動を気流に付加することが可能である。

上記構成において前記複数の遮風板が、隣り合う遮風板が互いに回転軸周りに９０°回転した状態で取り付けられるものであってもよい。

この構成によると、通過面積の最大値及び最小値の落差は小さいが変動が緩やかであり、それだけ、変化の度合いが緩やかな流速及び（又は）速度変動を気流に付加することができる。

上記構成において気流に対して相対運動する物体の表面の全面又は一部は毛皮状に配置された細い繊維状部材で覆われているものであってもよい。このように細い繊維状部材を毛皮状に配置することで、気流が前記気流に対して相対運動する物体に当たることで発生する騒音を低減することができる。前記気流に対して相対運動する物体として、遮風板、回転軸等を例示することができる。

風洞装置において前記変動風付加装置が風洞装置の試験対象物に向けて気流を流出させる吹き出し口に備えられていてもよい。

この構成によると、吹き出し口は流速が最も速く試験対象物に気流を吹き付ける場所であり、この吹き出し口に前記変動風付加装置を配置することで、直接的に、時間遅れがほとんどない速度変動を付加することが可能である。

上記構成において前記変動風付加装置は前記試験対象物が配置された場所を該変動風付加装置を通過した気流が直接吹き付けられない位置に配置されていてもよい。前記変動風付加装置を通過した気流は流れの方向が定まっていない乱流であり、前記試験対象物から外れた位置に前記変動風付加装置を配置することで、前記試験対象物に方向が一定で流速が変動する気流を吹き付けることができる。

前記風洞装置において前記吹き出し口の上流には風路を分岐するための開口部が設けられており、前記変動風付加装置を前記開口部に配置していてもよい。

この構成によると、吹き出し口と開口部の位置が離れており、前記開口部に変動風付加装置が配置されているので、該変動風付加装置と試験対象物までの距離を長く取ることができ、該変動風付加装置にて発生する機械的、流体力学的騒音の影響を低減することができる。

上記構成において前記開口部には該開口部と前記試験対象物が配置された場所の下流と接続するバイパス風路が設置されていてもよい。

上記構成において前記遮風板の回転数を調整することで、前記吹き出し口より流出する気流の速度を所定周期で変動させるものであってもよい。

この構成によると、変動風付加装置が縮流胴の上流側、吹き出し口の両方に取り付けられている場合でも、吹き出し口より吹き出される気流の速度を所定周期で変動させることができる。

上記構成において気流が流動する物体の表面の全面又は一部は毛皮状に配置された細い繊維状部材で覆われているものであってもよい。前記気流が流動する物体として、縮流胴内面、コレクタ内面等を例示することができる。

本発明によると、風洞の吹き出し口から流出する気流に一定周期の（例えば正弦波状の）速度変動を有する変動風や乱流を付加することができ、運転による騒音の発生を低レベルに抑制することができる。

また本発明によると、風洞の吹き出し口から流出する気流に一定周期の（例えば正弦波状の）速度変動を有し、流れの方向が一定の変動風を付加することができ、運転による騒音の発生を低レベルに抑制することができる。

本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。図１に本発明にかかる変動風付加装置の一例の正面図を、図２に図１に示す変動風付加装置の側面図を、図３に図１に示す変動風付加装置の概略平面図を示す。図１に示す変動風付加装置Ａは、支持筐体１と、遮風板２と、動力装置３（ここではモータ３）とを有している。

遮風板２は平板であり遮風板２の上端部中央には回転軸２１が備えられている。回転軸２１と遮風板２とは強固に固定されており、回転軸２１が回動することで遮風板２も回動する。図１に示すように回転軸２１が支持筐体１に回動可能に接続することで、遮風板２が支持筐体１に回動可能に支持されている。変動風付加装置Ａは遮風板２を複数個備えており、支持筐体１に一定間隔Ｔで支持されている。図１、２に示すとおり初期状態（支持筐体１に遮風板２を取り付けた状態）では全ての遮風板２の向き及び気流に対する角度は同じ（気流の流れ方向に沿う方向）になるように配置されている。

回転軸２１の支持筐体１と連結している部分はモータ３と接続しており、モータ３の動力が図示を省略した動力伝達機構によって伝達され、その動力によって遮風板２は回動する。図３に示しているように本実施例において、遮風板２の回転方向は図中時計回り方向である。回転方向は反対方向であってもよい。

図４（Ａ）から図４（Ｄ）に隣り合う２枚の遮風板が回転したときの回転軸方向に見た図を示す。図４（Ａ）は初期状態であり、各遮風板２（２ａ、２ｂ）は気流の流れ方向に沿う方向に配置されている。隣り合う遮風板の間の気流の通過面積は遮風板２ａ、２ｂの隙間Ｓ１１である。図４（Ｂ）は初期状態より４５°回動したときの遮風板２の位置を示している。気流の通過面積は図中上の遮風板２ａの右下端部２０ａと下の遮風板２ｂの左上端部２０ｂの上下方向の隙間Ｓ１２である。

図４（Ｃ）は初期状態より９０°回動したときの遮風板の位置を示している。気流の通過面積は遮風板２ａ、２ｂの隙間Ｓ１３である。図４（Ｄ）はさらに４５°回転したときの遮風板２の位置を示している。気流の通過面積は図中上の遮風板２ａの左下端部２２ａと下の遮風板２ｂの右上端部２２ｂの上下方向の隙間Ｓ１４である。

図４（Ａ）に示す状態では、変動風付加装置Ａの下流において流速は最も遅く圧力は最も高い状態となっている。また図４（Ｂ）に示す４５°回動状態では気流の通過面積が初期状態より狭いので、変動風付加装置Ａの下流において、流速は速くなり圧力は低くなっている。図４（Ｃ）に示す状態は気流の通過面積が最も狭くなっているので、変動風付加装置Ａの下流において、流速は最も速く圧力は最も低くなっている。

その後、図４（Ｄ）に示す１３５°回動状態を経て図４（Ａ）の初期状態と同じ１８０°回動状態になる。この図４（Ａ）から図４（Ｄ）の状態を繰り返す、即ち遮風板２を回動させることで、変動風付加装置Ａの下流での流速及び圧力に周期的な変動を加えることができる。また、均一な流れの中に変動風付加装置Ａを配置するので上流では圧力変動、下流では乱流が発生する。

同じ方向に回転する遮風板２を有する変動風付加装置Ａの場合、変動風付加装置Ａに流入してくる気流の方向に対して遮風板２は全て同じ角度を有しており、遮風板２同士の間隙を通過した気流の方向は、その通過時の遮風板２の角度に沿って揺動される。

図５に隣り合う遮風板が反対方向に回転するときの概略平面図を示す。図６（Ａ）から図６（Ｄ）に隣り合う２枚の遮風板が回転したときの回転軸方向に見た図を示す。図５に示すように隣り合う遮風板２が互いに反対方向に回動してもよい。

図６（Ａ）は初期状態であり図４（Ａ）と同様に、各遮風板２ａ、２ｂは気流の流れ方向に沿う方向に配置されている。隣り合う遮風板の間の気流の通過面積は遮風板２ａ、２ｂの隙間Ｓ２１である。図６（Ｂ）は各遮風板２が４５°回動したときの遮風板２を示している。気流の通過面積は図中上の遮風板２ａの右下端部２０ａと下の遮風板２ｂの右上端部２２ｂの上下方向の間隙Ｓ２２である。

図６（Ｃ）は遮風板が初期状態より９０°回動したときの遮風板２ａ、２ｂの位置を示している。気流の通過面積は遮風板２同士の隙間Ｓ２３であり、図４（Ｃ）に示す隙間Ｓ１３と同じ大きさである。図６（Ｄ）はさらに４５°回動したときの遮風板２の位置を示している。気流の通過面積は図中上の遮風板２ａの左下端部２２ａと下の遮風板２ｂの左上端部２０ｂの間の隙間Ｓ２４である。

この場合も図４に示す動方向回転と同様に気流の通過面積が最大になるのは初期状態のときであり、最小になるのは各斜風板２が９０°回転したときである。また、４５°回転状態では上の遮風板２ａは左上がり、下の遮風板２ｂは右上がりになっている。変動風付加装置Ａに流れ込んだ気流は各遮風板２にそって流れるが、隣り合う遮風板２の気流の向きに対する角度が反対向きであり、遮風板２の配列方向の流速は打ち消されて、流入してきた気流と同じ方向の流れとして変動風付加装置Ａより流出する。気流と同じ方向の流れで速度変動のある流れを付加することができる。

図７に本発明にかかる変動風付加装置の他の例の概略平面図を、図８（Ａ）から図８（Ｄ）に隣り合う２枚の遮風板が回転したときの回転軸方向に見た図を示す。図７に示す変動風付加装置Ｂは、初期状態において遮風板４が隣り合う遮風板４に対して９０°回動した状態になっている。このとき、遮風板４は全て同じ方向（本実施例では図中時計回り方向）に回動する。図８（Ａ）に示す初期状態及び図８（Ｃ）に示す９０°回動した状態のときに気流の通過面積が最大になり、図８（Ｂ）に示す４５°回動した状態、図８（Ｄ）に示す１３５°回動した状態のときに通過面積が最小になる。

この場合、前記二例に比べて気流の最大通過面積は小さくなり最小通過面積は大きくなる、すなわち、流速の変化量及び圧力の変化量は低減する。しかしながら、流路（吹き出し口）が絶えず移動するので、上述の各変動風付加装置による乱流とは異なる乱流を付加することができる。また、気流の通過面積の変動が緩やかであり、流速及び圧力の変動も緩やかな周期的な変動になる。また、図９（Ａ）〜（Ｄ）に示すように隣り合う遮風板２ａ、２ｂが互いに反対方向に回動するものであってもよい。反対方向に回転する場合も同様の効果を得ることができる。

図１０に本発明にかかる変動風付加装置の他の例の断面図を示す。図１０に示す変動風付加装置Ｃは、遮風板５の回転軸５１に直交する面の断面形状が楕円形である。それ以外の部分は図１に示す変動風付加装置Ａと同じ構造を有しており、実質的に同一の部分には同一の符号が付してある。また、図１１（Ａ）から図１１（Ｄ）に図１０に示す遮風板のうち隣り合う２個の遮風板が回転したときの回転軸方向に見た図を示す。

図１０に示す変動風付加装置Ｃの遮風板５は断面形状が楕円形である。変動風付加装置Ｃは図１に示す変動風付加装置Ａと同様に各遮風板５は、回転軸５１が平行になるように、且つ、変動風付加装置Ｃに流入してくる気流の流れ方向に沿う方向に配置されている。そして、各遮風板５は同一方向（本実施例では図中時計回り方向）に回転する。

図１１（Ａ）は初期状態であり、各遮風板５は気流の流れ方向に沿う方向に配置されている。隣り合う遮風板の間の気流が通る通路は遮風板５ａ、５ｂの隙間Ｓ３１である。図１１（Ｂ）は初期状態より４５°回動したときの遮風板の位置を示している。気流の流路は図中上の遮風板５ａの左下端部５０ａと下の遮風板５ｂの右上端部５０ｂの上下方向の隙間Ｓ３２である。

図１１（Ｃ）は遮風板が初期状態より９０°回転したときの遮風板を示している。隣り合う遮風板の間の気流の通過面積は遮風板５ａ、５ｂ同士の隙間Ｓ３３である。図１１（Ｄ）はさらに４５°回動したときの遮風板５の位置を示している。気流の流露は図中上の遮風板５ａの右下端部５２ａと下の遮風板５ｂの左上端部５２ｂの上下方向の隙間Ｓ３４である。

図１１（Ａ）に示す状態では、変動風付加装置Ｃの下流において流速は最も遅く圧力は最も高い状態となっている。また図１１（Ｂ）に示す４５°回動状態では気流の通過面積が初期状態より狭いので、変動風付加装置Ｃにおいて、流速は速くなり圧力は低くなっている。図１１（Ｃ）に示す状態は流路面積が最も狭くなっているので、変動風付加装置Ｃにおいて、流速は最も速く圧力は最も低くなっている。その後、図１１（Ｄ）に示す状態を経て、図１１（Ａ）に示す初期状態と同一の１８０°回動状態になる。この図１１（Ａ）から図１１（Ｄ）の状態を繰り返す。即ち遮風板５を回動させることで、変動風付加装置Ｃの下流での流速及び圧力に周期的な変動を加えることができる。また、均一な流れの中に変動風付加装置Ｃを配置するので上流では圧力変動、下流では乱流が発生する。

また、断面楕円形の断面を有する遮風板５を利用することで、矩形状断面を有する遮風板に比べて形状の急激な変化（尖っている部分）が少ないので、気流が少ない抵抗で遮風板５に沿って流れることができる。それゆえ、流体力学的に発生する騒音（たとえば風切り音）も低レベルに抑えることが可能である。

また、図１２（Ａ）から（Ｄ）に示すように変動風付加装置Ｃにおいて隣り合う遮風板５が互いに反対方向に回動してもよい。この場合、図６に示した変動風付加装置Ａと同様に変動風付加装置Ｃの下流側での流れ方向が一定で、流速及び圧力のみ変動させることが可能である。さらに、図１３に示すように初期状態時の変動風付加装置Ｄは、互いに隣り合う遮風板５が９０°ずつ回動した状態で取り付けられていてもよい。このとき、各遮風板５の回転方向は同じ方向、隣り合う遮風板５が互いに異なる方向いずれであってもよい。

図１３に示す変動風付加装置Ｄにて気流に変動風を付加する場合、気流の通過面積の変動量は図に示すとおり小さく、それゆえ、気流の流量変動及び（又は）流速変動が小さくなる。また、気流の通過面積は緩やかに変動する。このことより、流量変動及び（又は）流速変動は小さいが変動が緩やかな変動風を気流に付加することが可能である。

図１４に本発明にかかる変動風付加装置のさらに他の例の断面図を示す。図１４に示す変動風付加装置Ｅは、遮風板６の断面形状以外の部分は図３に示す変動風付加装置Ａと同じ形状を有している。また、図１５（Ａ）から図１５（Ｄ）に図１４に示す遮風板のうち隣り合う２個の遮風板が回転したときの回転軸方向に見た図を示す。

図１４に示す変動風付加装置Ｅの遮風板６は変動風付加装置Ｃ、Ｄに示す楕円形状の遮風板５と比べてより薄い形状を有している。また、両端部曲面状に形成されており、気流が表面に沿って流れやすくなっている。この形状を有していることより、遮風板６が回動することで気流の通過面積を緩やかに変化させることができる。

また、図１５の各図を見ればわかるように、遮風板を気流の中で回動させるときに遮風板の端部から気流の流れが剥離する。その剥離の領域ｈは気流が通過できないので、実質上、気流の通過面積は隣り合う遮風板６の剥離領域の間隙Ｓ５１、Ｓ５２、Ｓ５３、ＳＳ５４になる。遮風板６は、この剥離領域ｈの大きさを考慮すると共に、気流が通過する面積が緩やかに変動する断面形状を有している。

図１６に遮風板が図１５（Ａ）から図１５（Ｄ）に回動したときの気流の通過面積の変化を示すグラフを示す。図１６に示すグラフにおいて、横軸は時間、縦軸は流路面積である。図１６のグラフを見ると流路面積の時間変化は規則正しく周期的に変化しており、さらに言うと、流路面積は正弦波状の変化挙動を示している。

流れ込む流量一定の場合、気流の流速は流路面積に反比例する。すなわち流路が大きいと流速が小さくなり、流路が小さいと流速が大きくなる。さらに、流速が大きいときは圧力が小さく、流速が小さいときは圧力が大きくなる。このことより、変動風付加装置Ｅを風洞装置の風路内で運転することで変動風付加装置Ｅが配置されている場所の気流の流速、圧力を周期的且つ緩やかに変動させることができる。

また、気流が分岐して流れる部分に変動風付加装置Ｅが配置されている場合、駆動することで、分岐して流れる気流の流量を周期的且つ緩やかに変動させることができる。

図１７に本発明に示す変動風付加装置の遮風板の拡大断面図を示す。表面が毛皮状に配置された細い繊維状部材７２で覆われている。それ以外の部分は図１０に示す遮風板５と同一の形状を有している。

図１７に示すように、遮風板７の表面には多数の細い繊維状部材７２が毛皮状に配置されている。遮風板７の表面に毛皮状の細い繊維状部材７２を配置することで、細い繊維状部材７２がクッション作用を行い、やわらかく受け止めるので、気流による流体力学的な騒音の発生を防止している。また、１本１本の繊維が非常に細くやわらかいため、流れに逆らわず、反力が発生しない。これにより、流れが繊維自身に当たって発生する音も非常に小さく抑えることができる。

本実施例では楕円断面の遮風板７の全面に細い繊維状部材７２を配置するものを例示しているがそれに限定されるものではなく、特に風切り音が発生しやすい部位、例えば両端部等に配置してもよい。また、楕円断面の遮風板７に限定されるものではなく、遮風板の断面形状にかかわらず広く採用することができる。回転軸７１にも配置されていてもよい。

図１８に本発明にかかる風洞装置の側断面図を示す。風洞装置８は気流の流れる本体８１と、本体８１の下流に備えられている縮流胴８２と、縮流胴８２の下流に配置された試験領域８３と、試験領域８３の下流に配置され気流を集めるコレクタ８４と、コレクタ８４の下流にディフューザ８５とを有している。

風洞装置８は図示を省略した気流発生装置を駆動することで本体８１に気流を発生させる。本体８１と縮流胴８２は内部空間８０Ａが一体的に形成されるように接続されている。縮流胴８２の下流には吹き出し口８２１が備えられており、吹き出し口８２１から気流が試験領域８３に流入する。試験領域８３には試験対象物Ｍｏ（ここでは、自動車模型Ｍｏ）が床面に配置されている。また、コレクタ８４及びディフューザ８５も、本体８１、縮流胴８２と同様に内部空間８０Ｂが一体的に形成されるように接続されている。

縮流胴８２の吹き出し口８２１の上部８２２には図１に示している変動風付加装置Ａが備えられている。変動風付加装置Ａが動作することで吹き出し口８２１の気流の通過面積を変動させることができ、下流に設けられている試験領域８３に乱流が付加される。

通過面積が変動しても吹き出し口８２１を流動する気流の流量は変動しないので、通過面積の変動によって吹き出し口８２１での気流の流速が周期的に変動する。縮流胴８２の吹き出し口８２１は最も流速の早い部分であり、吹き出し口８２１に変動風付加装置Ａを取り付けることで変動風付加装置Ａの動作に対して素早い応答で、直接的に気流に速度変動を付加することができる。

また、変動風付加装置Ａを駆動させることで、風洞内の圧力撹乱（図中破線で示す）が生じる。その圧力変動によって風洞装置８(特に縮流胴８２）での流速に変動が生じる。この流速変動と気流の通過面積を変動させることで発生する速度変動が重ねあわされる。この圧力撹乱（圧力波）は音速で伝播するので、通過面積が変動することで生じる速度変動への圧力撹乱の影響を取り除く（高めあう）ように変動風付加装置Ａを動作させるものが望ましい。

本実施例では変動風付加装置Ａは上部に配置されており、変動風付加装置Ａにて付加される乱流が試験対象物Ｍｏに直接吹き付けられるのを防いでいる。変動風付加装置Ａが動作することで吹き出し口８２１の気流通過面積は周期的に変動させることができるので、縮流胴８２の吹き出し口８２１から吹き出される気流の流速は周期的に変動する。また、試験対象物Ｍｏに、流れ方向が均一で、流速が周期的に変動する気流を吹き付けることができる。

また、本実施例の風洞装置８では変動風付加装置Ａの設置場所は吹き出し口８２１の上部８２２であるが、それに限定されるものではなく、吹き出し口８２の横部や下部等、試験対象物Ｍｏに流れ方向が均一な気流を吹き付けることができるものを広く採用することができる。また、試験模型Ｍｏを方向が一定でない流れ（例えば乱流）内で試験する場合は、変動風付加装置Ａの配置場所を試験対象物Ｍｏの直前に設けてもよい。

図１９に本発明にかかる風洞装置の他の例の側断面図を示す。図１９に示す風洞装置８Ａは本体８１Ａの分岐部８１１Ａに変動風付加装置Ａが取り付けられている。また、変動風付加装置Ａの下流側はバイパス風路８６Ａが取り付けられており、バイパス風路８６Ａはディフューザ８５Ａの下流部に再接続する。それ以外は図１８に示す風洞装置８と同一の構造を有しており、実質上同一の部分には同一の符号が付してある。

変動風付加装置Ａを駆動することで、本体８１Ａを流動する気流の一部が本体８１Ａを流動する気流は分岐し、一方は縮流胴８２、試験領域８３、コレクタ８４及びディフューザ８５Ａを順に流動する。また、残りはバイパス風路８６Ａを流動しディフューザ８５Ａの下流でディフューザ８５Ａを流動してきた気流と合流する。このとき、変動風付加装置Ａを駆動することで、バイパス風路８６Ａに分岐して流れる気流の流量を周期的に変動させることができる。

このとき、バイパス風路８６Ａに分岐して流れる気流の量が多いと縮流胴８２に流入する気流の量が減少し、結果として吹き出し口８２１より吹き出される気流の流速は遅くなる。反対にバイパス風路８６Ａに流れる気流が少ないと吹き出し口８２１より吹き出される気流の流速は早くなる。変動風付加装置Ａを駆動し縮流胴８２を流動する気流の流量を周期的に変動させることで、吹き出し口８２１より吹き出される気流の流速を変動させることができる。

また、変動風付加装置Ａを駆動させることで、風洞内の圧力撹乱（図中破線で示す）が生じる。その圧力変動によって風洞装置８(特に縮流胴８２）での流速に変動が生じる。この流速変動と気流の気流の流量が変動することによって発生する速度変動が重ねあわされる。この圧力撹乱（圧力波）は音速で伝播するので、流量が変動することで生じる速度変動への圧力撹乱の影響を取り除く（高めあう）ように変動風付加装置Ａを動作させるものが望ましい。

バイパス風路８６Ａへの分岐部８１１Ａに変動風付加装置Ａを配置することで変動風付加装置Ａにて乱された気流を縮流胴８２で整流することができる。それにより、流れ方向の乱れの少ない風速が変動する気流を試験対象物Ｍｏに吹き付けることが可能である。また、試験対象物Ｍｏから変動風付加装置Ａまでの距離が長いので変動風付加装置Ａの動作音（機械的、流体力学的）の影響が少なくなる。

風洞装置８Ａはバイパス風路８６Ａを備えているがそれに限定されるものではなく、後述の図２０に示す風洞装置８Ｂのように、分岐部８１１Ａが外部に貫通おり、本体８１１Ａを流動している気流の一部を分岐部８１１Ａより外部に排出するものであってもよい。気流の一部を外部に排出するので、バイパス風路８６Ａは不要であり、風洞装置８Ａを簡単な構造にすることが可能である。

図２０に本発明にかかる風洞装置のさらに他の例の側断面図を示す。図２０に示す風洞装置８Ｂの本体８１Ｂは貫通孔８１１Ｂを有している。それ以外の部分は図１８に示す風洞装置８と同一の構造を有しており、実質上同一の部分には同一の符号が付してある。本体８１Ｂの貫通孔８１１Ｂに第１の変動風付加装置Ａ１が、縮流胴８２の吹き出し口８２１の上部に第２の変動風付加装置Ａ２がそれぞれ取り付けられている。風洞装置８Ｂに気流が発生している状態で第１の変動風付加装置Ａ１を動作させると、気流の一部が貫通孔８１１Ａより排出される。このとき、貫通孔８１１Ａより排出される気流の量は第１の変動風付加装置Ａ１の動作によって周期的に変化する。

貫通孔８１１Ｂより気流の一部が排出されることで本体８１Ｂ内の圧力が排出量に合わせて変動する。例えば、排出量が多いときは圧力低下量も多くなり、排出量が少ないときは圧力低下量も小さくなる。この周期的に変動する圧力は圧力波として風洞装置８Ｂ内の空気を伝播し、吹き出し口８２１に到達する。この圧力変動によって吹き出し口８２１から吹き出る気流の流速が変動する。

第２の変動風付加装置Ａ２を駆動することで吹き出し口８２１での気流の通過面積が周期的に変動する。吹き出し口８２１を流動する気流の流量は一定なので通過面積が変動することで吹き出し口８２１から吹き出される気流の流速が変動する。また、第２の変動風付加装置Ａ２の動作によって圧力変動する。

第１の変動風付加装置Ａ１の動作することで発生する流量変動による流速変動と、圧力撹乱（図中はせんで示す）による圧力波による流速変動と、第２の変動風付加装置Ａ２の動作することで通過面積の変動による流速変動と、圧力撹乱（図中破線で示す）による圧力波による流速変動が打ち消しあわないように第１の変動風付加装置Ａ１と第２の変動風付加装置Ａ２とを動作させる。このように第１の変動風付加装置Ａ１及び第２の変動風付加装置Ａ２を動作させることで、試験対象物Ｍｏに速度変動が大きく、変動周波数が高い変動風を付加することが可能である。

風洞装置はそれには限定されないが、ここでは、コレクタ８４で回収した気流を再度循環させ本体側に戻す循環型の風洞装置である。風洞装置はこれ以外にも、連続吹き出し式、完結吹き出し式等の風洞装置にも変動風付加装置Ａを配置することが可能である。

上述の実施例の風洞装置８、８Ａ、８Ｂに用いられる変動風付加装置として図１に示す変動風付加装置Ａを採用しているが、それに限定されるものではなく、上述の各変動風付加装置Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのいずれかを採用することができる。

本発明にかかる変動風付加装置の一例の正面図である。 図１に示す変動風付加装置の側面図である。 図１に示す変動風付加装置の概略平面図である。 図（Ａ）から図（Ｄ）は隣り合う２枚の遮風板が回転したときの回転軸方向に見た図である。 隣り合う遮風板が反対方向に回転するときの概略平面図である。 図（Ａ）から図（Ｄ）は隣り合う２枚の遮風板が回転したときの回転軸方向に見た図である。 本発明にかかる変動風付加装置の他の例の概略平面図である。 図（Ａ）から図（Ｄ）は隣り合う２枚の遮風板が回転したときの回転軸方向に見た図である、 図（Ａ）から図（Ｄ）は隣り合う２枚の遮風板が回転したときの回転軸方向に見た図である、 本発明にかかる変動風付加装置の他の例の断面図である。 図（Ａ）から図（Ｄ）は図１０に示す遮風板のうち隣り合う２個の遮風板が回転したときの回転軸方向に見た図である。 図（Ａ）から図（Ｄ）は隣り合う２個の遮風板が回転したときの回転軸方向に見た図である。 本発明にかかる変動風付加装置のさらに他の例の断面図である。 本発明にかかる変動風付加装置のさらに他の例の断面図である。 図（Ａ）から図（Ｄ）は図１４に示す遮風板のうち隣り合う２個の遮風板が回転したときの回転軸方向に見た図である。 気流の通過面積の変化を示すグラフである。 本発明に示す変動風付加装置の遮風板の拡大断面図である。 本発明にかかる風洞装置の側断面図である。 本発明にかかる風洞装置の他の例の側断面図である。 本発明にかかる風洞装置のさらに他の例の側断面図である。

符号の説明

１ 支持筐体
２ 遮風板
２１ 回転軸
３ 動力装置（モータ）
４、５、６、 遮風板
７ 斜風板
７２ 細い繊維状部材
８ 風洞装置
８１ 本体
８２ 縮流胴
８３ 試験領域
８４ コレクタ
８５ ディフューザ

Claims (15)

1. 風洞装置に配置される変動風付加装置であって、
   回転軸を有する複数の遮風板と、動力装置とを有しており、
   前記複数の遮風板は前記回転軸が互いに並行になるように、且つ、隣り合う遮風板が互いに接触しないように配置されており、
   前記動力装置は、前記遮風板を該回転軸の周りに所定の回転数で回転させることを特徴とする変動風付加装置。
2. 前記遮風板は前記回転軸に直交する断面の断面形状が楕円形であることを特徴とする請求項１に記載の変動風付加装置。
3. 前記遮風板は前記回転軸に直行する断面の断面形状は、該遮風板が気流内で回転したときの気流の剥離の大きさによる影響を考慮し、気流の通過面積が緩やかに変化する形状であることを特徴とする請求項１に記載の変動風付加装置。
4. 前記複数の遮風板の回転方向は同じ方向であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の変動風付加装置。
5. 前記複数の遮風板の回転方向は隣り合う遮風板でそれぞれ異なる方向であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の変動風付加装置。
6. 前記複数の遮風板は、気流に対して同じ方向且つ傾きで取り付けられることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の変動風付加装置。
7. 前記複数の遮風板は、隣り合う遮風板が互いに回転軸周りに９０°回転した状態で取り付けられることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の変動風付加装置。
8. 気流に対して相対運動する物体の表面の全面又は一部は毛皮状に配置された細い繊維状部材で覆われていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の変動風付加装置。
9. 人工的に気流を発生し該気流の中に試験対象物を配置してその空気力学的特性を測定する風洞装置において、
   請求項１から請求項８のいずれかに記載の変動風付加装置を備えていることを特徴とする風洞装置。
10. 前記変動風付加装置が前記試験対象物に向けて気流を流出させる吹き出し口に備えられていることを特徴とする請求項９に記載の風洞装置。
11. 前記変動風付加装置は前記試験対象物が配置された場所を該変動風付加装置を通過した気流が直接吹き付けられない位置に配置されたことを特徴とする請求項１０に記載の風洞装置。
12. 前記吹き出し口の上流には風路を分岐するための開口部が設けられており、
    前記変動風付加装置を前記開口部に配置していることを特徴とする請求項９、請求項１０又は請求項１１に記載の風洞装置。
13. 前記開口部には該開口部と前記試験対象物が配置された場所の下流と接続するバイパス風路が設置されていることを特徴とする請求項１２に記載の風洞装置。
14. 前記遮風板の回転数を調整することで、前記吹き出し口より流出する気流の速度を所定周期で変動させることを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれかに記載の風洞装置。
15. 気流が流動する物体の表面の全面又は一部は毛皮状に配置された細い繊維状部材で覆われていることを特徴とする請求項９から請求項１４のいずれかに記載の風洞装置。

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