JP2019035718A

JP2019035718A - 風洞装置

Info

Publication number: JP2019035718A
Application number: JP2017158872A
Authority: JP
Inventors: 小松　由尚; Yoshinao Komatsu; 由尚小松; 真志伊与田; Shinji Iyoda; 日▲高▼　文泰; Fumiyasu Hidaka; 文泰日▲高▼
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Machinery Systems Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Machinery Systems Co Ltd
Priority date: 2017-08-21
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2019-03-07
Anticipated expiration: 2037-08-21
Also published as: JP6713965B2

Abstract

【課題】より正確な風洞試験を行うことのできる風洞装置を提供する。
【解決手段】測定室３と、測定室３に開口を介して気流Ｗ（主噴流Ｖ）を送風する噴出ノズル５と、噴出ノズル５の開口の外周側から測定室３内の気流Ｗ（主噴流Ｖ）の流通方向に向かって、開口の周方向に変動分布を有する圧力波を送出する圧力波生成部１０と、備える。これにより、渦流動の発生を抑制又は遅延させることができ、より正確な風洞試験を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、風洞装置に関する。

移動体等の走行時の空気抵抗値や発生音を測定するために風洞装置が使用されている。例えば、自動車用風洞では車両の実走行状態を模擬することを目的として、整流された一様噴流をノズルの開口を通じて測定室内に噴出する。ここで、測定室内のノズルの開口の周縁部付近からその噴流下流側にかけて、静止空気と噴流の境界にせん断層が形成される。このせん断層では渦流動が発生することから、これに起因する空気の振動や音が、測定に影響を与える恐れがあった。

上記の影響を抑制するために、測定室内の空気の振動を低減させるための振動低減装置を備えた風洞装置が知られている。例えば特許文献１には、測定室内に発生する振動を検出するマイクロホンと、検出した振動と逆位相の振動を測定室内の空気に与えるスピーカとからなる振動低減装置を備えた風洞装置が開示されている。

特表２０００−５０７３６０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された風洞装置では以下の問題が生じていた。即ち、上述のせん断層で発生する渦流動自体は抑制できないために、渦の発生と崩壊に伴う流れの変動の伝播も抑制されないことから、測定対象物の実走行状態を正確に模擬できない場合があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、より正確な風洞試験を行うことのできる風洞装置を提供する。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用している。
即ち、本発明の一態様に係る境界層制御装置は、測定室と、前記測定室に開口を介して気流を送風する噴出ノズルと、前記噴出ノズルの開口の外周側から前記測定室内の前記気流の流通方向に向かって、前記開口の周方向に変動分布を有する圧力波を送出する圧力波生成部と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、渦流動の発生を抑制又は遅延させることができる。

また、上記の風洞装置は、前記圧力波生成部が、前記開口の周方向に間隔をあけて設けられた複数の圧力波発振器を有していてもよい。

この構成によれば、少数の圧力波発振器を有効活用しながら渦流動の発生を抑制又は遅延させることができる。

また、上記の風洞装置は、前記圧力波生成部が、互いに位相を異にする圧力波を同時に送出可能であってもよい。

この構成によれば、より効果的に渦流動の発生を抑制又は遅延させることができる。

また、上記の風洞装置は、前記圧力波生成部が、可聴域外の周波数の圧力波を送出してもよい。

この構成によれば、測定室内の可聴域における音響の測定に影響を与えずに、渦流動の発生を抑制又は遅延させることができる。

また、上記の風洞装置は、前記圧力波生成部が、測定対象物の高さ方向に前記測定室の床面から延びて設けられた一対の側部圧力波生成部と、側部圧力波生成部の上端同士を接続して測定対象物の幅方向に延びて設けられた上部圧力波生成部と、からなってもよい。

この構成によれば、地上を走行する移動体の風洞試験を行う際に効率的な圧力波生成部及び噴流生成部の設置及び稼働により、渦流動の発生を抑制又は遅延させることができる。

また、上記の風洞装置は、測定室と、該測定室に開口を介して気流を送風する噴出ノズルと、前記噴出ノズルの開口の外周側から前記測定室内の前記気流の流通方向に向かって、前記開口の周方向に流速分布を有する噴流を送出する噴流生成部と、を備えてもよい。

また、上記の風洞装置は、前記噴流生成部が、前記開口の周方向に間隔をあけて設けられた複数の噴出口を有してもよい。

この構成によれば、設置すべき噴出口の数を削減しつつ、渦流動の発生を抑制又は遅延させることができる。

また、上記の風洞装置は、前記噴流生成部が、流速を異にする噴流を同時に噴出可能であってもよい。

この構成によれば、必要最小限の噴流生成部の稼働により、渦流動の発生を抑制又は遅延させることができる。

また、上記の風洞装置は、前記噴流生成部が、前記測定対象物の高さ方向に前記測定室の前記床面から延びて設けられた一対の側部噴流生成部と、側部噴流生成部の上端同士を接続して測定対象物の幅方向に延びて設けられた上部噴流生成部と、からなってもよい。

この構成によれば、地上を走行する移動体の風洞試験を行う際に効率的な噴流生成部の設置及び稼働により、渦流動の発生を抑制又は遅延させることができる。

また、上記の風洞装置は、測定室と、前記測定室に開口を介して気流を送風する噴出ノズルと、前記噴出ノズルの開口の外周側から前記測定室内の前記気流の流通方向に向かって、前記開口の周方向で一様な位相の圧力波を送出する圧力波生成部と、を備える風洞装置。

この構成によれば、渦流動の発生を遅延させることができる。

本発明の風洞装置によれば、より正確な風洞試験を行うことができる。

本発明の第一実施形態に係る風洞装置の概略構成を示す模式図である。本発明の第一実施形態に係る風洞装置の要部の構成を示す模式図である。本発明の第二実施形態に係る風洞装置における噴流生成部の模式図である。本発明の第三実施形態に係る風洞装置における圧力波生成部の模式図である。

[第一実施形態]
以下、本発明の第一実施形態に係る境界層制御装置及び風洞装置について図面に基づいて詳細に説明する。
図１に本実施形態に係る風洞装置１００の構成を簡略に概略図として示す。この種の風洞装置は、例えば自動車の空気抵抗値を測定する試験を行うために用いられる。

本実施形態における風洞装置１００は、気流通路１、送風機２を有する。気流通路１は環状に連続し形成されており、送風機２は気流通路１の途中に設けられて、ファンの回転等により気流Ｗを発生させる。気流Ｗは気流通路１を流通し、循環する。
環状の気流通路１の途中の一区画は、気流通路１の一部分だけ空間を拡張し風洞試験を行うことを可能とした測定室３となっている。環状の気流通路１は直線区間１Ａとコーナー区間１Ｂにより構成されており、コーナー区間１Ｂにはコーナーベーン４が各コーナーに複数個ずつ設けられている。

また、図１及び図２に示す通り、本実施形態では、測定室３内に噴出ノズル５が開口している。噴出ノズル５は気流Ｗを加速させ、主噴流Ｖとして測定室３内に上流側から下流側に向かってのり流通方向に噴出させる。また、噴出ノズル５は断面が測定対象物Ｏの幅方向に長い長方形であり、ノズル開口部６に向かうにしたがって上下方向及び幅方向に開口径がすぼまるように形成されている。ノズル内壁面の一部は、測定対象物が置かれる測定室床面７と坂部８によって角や段差がなく接続されており、よどみなく気流Ｗが流通するようになっている。ノズル開口部６の外周縁部には圧力波生成部１０が設けられている。

圧力波生成部１０は、一つの上部圧力波生成部１０Ａと二つの側部圧力波生成部１０Ｂからなる。
上部圧力波生成部１０Ａは、開口形状が長方形であるノズル開口部６の長辺のうち床面と共有されていない方の長辺に相当する部分に、測定対象物Ｏの幅方向に延びて設けられている。
側部圧力波生成部１０Ｂは、開口形状が長方形であるノズル開口部６の短辺に相当する部分に、測定室床面７から測定対象物の高さ方向に延びて設けられている。上記上部圧力波生成部１０Ａ及び側部圧力波生成部１０Ｂはコの字型に接続されて一体となって圧力波生成部１０を形成し、測定室床面７と共有する部分以外のノズル開口部６を、その外周縁部にて取り囲んでいる。上部圧力波生成部１０Ａは、一対の側部圧力波生成部１０Ｂの上端同士を接続している。

圧力波生成部１０には、一定の間隔を開けて、噴流の下流側に向かって圧力波を発振する圧力波発振器１１が設けられている。各圧力波発振器１１は、図示しない制御部によって位相が任意に制御可能とされている。これによって、これら圧力発振器１１は、すべて同位相の圧力波を同時に生成することも、互いに異なる圧力波を生成することも可能とされている。

上記構成の風洞装置では、ノズル開口部６の周縁部付近からその噴流下流側にかけての、静止空気と噴流の境界に形成されるせん断層の発生する領域に向けて、圧力波生成部１０が粗密波を発生させる。これにより、上記領域においてノズル開口部６の周方向で空気の圧力分布が生じ、即ち、変動分布を有する圧力波が送出されることで、せん断層にて一体として成長しようとする渦が周方向で分断される。渦が分断されることにより、渦の成長が抑制され、渦流動及び渦の発生と崩壊に伴う振動や音も抑制することができる。
なお、圧力波生成部１０は、可聴域外の周波数の圧力波を送出することが好ましい。これにより、測定室３内の可聴域における音響の測定に影響を与えずに、渦流動の発生を抑制又は遅延させることができる。

[第二実施形態]
次に第二実施形態について図３を参照して説明する。第二実施形態では第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第二実施形態は、第一実施形態における圧力波生成部１０が噴流生成部１２に置換されている点で構成が異なっている。

本実施形態に係る噴流生成部１２について、図３に基づき詳細に説明する。噴流生成部１２も、図２に示した圧力波生成部１０と同様に、一つの上部噴流生成部１２Ａと二つの側部噴流生成部１２Ｂからなる。
上部噴流生成部１２Ａは、開口形状が長方形であるノズル開口部６の長辺のうち床面と共有されていない方の長辺に相当する部分に、測定対象物の幅方向に延びて設けられている。
側部噴流生成部１２Ｂは、開口形状が長方形であるノズル開口部６の短辺に相当する二箇所に、測定室床面７から測定対象物の高さ方向に延びて設けられている。
上記上部噴流生成部１２Ａ及び側部噴流生成部１２Ｂはコの字型に接続されて一体となって噴流生成部１２を形成し、床面と共有する部分以外のノズル開口部６をその外周縁部で取り囲んでいる。

噴流生成部１２は、ダクト１３と噴出口からなる。ダクト１３は、一方の側部噴流生成部１２Ｂの下端からもう一方の側部噴流生成部１２Ｂの下端まで、ノズル開口部６の周縁部を縁取るように、コの字型に形成されている。ダクト１３には複数の噴出口１４が、一定の間隔を開けて、主噴流の下流側に向かってダクト１３を供給される空気を噴流として噴出可能な位置に設けられている。ダクト１３へは、図示しない送風装置によって空気が供給される。
また、この実施形態においては、互いに異なる流速を流通可能な複数の流路をダクト内に設け、各流路と複数の噴出口１４とを接続することで、異なる噴流口から異なる流速の噴流を噴出可能としてもよい。

上記構成の風洞装置１０１では、ノズル開口部６の周縁部付近からその主噴流下流側にかけての静止空気と噴流の境界に形成されるせん断層の発生する領域に向けて、噴流生成部１２が噴流を発生させる。これにより、上記領域においてノズル開口部６の周方向で空気の速度分布が生じることで、即ち、開口の周方向に流速分布を有する噴流が送出されることで、ノズル開口部６の周縁で一体として成長しようとする渦が周方向で分断される。渦が分断されることにより、渦の成長が抑制され、渦流動及び渦の発生と崩壊に伴う振動や音も抑制することができる。

[第三実施形態]
次に第三実施形態について図４を参照して説明する。第三実施形態では第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第三実施形態は、第一実施形態における圧力波発振器１１が全周に渡って一体型となった構成をなしている。第三実施形態の圧力波発振器２１は、噴出ノズル５の開口の周方向で一様な位相の圧力波を送出する点で第一実施形態の圧力波発振器１１と構成が異なっている。

上記構成の風洞装置１０２では、静止空気と噴流との間に生じるせん断層の発生する領域に向けて、間隔を設けない圧力波発振器２１が、ノズル開口部６の周方向で一様の圧力波を発生させる。これにより、上記領域において渦の発生と成長が遅延することで、渦流動による影響を測定対象物の下流側に移動させることができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
なお、上記実施例において、ノズルの開口形状は長方形としたが、円形でもよい。また、上記実施例における風洞は自動車等を測定対象物としたものであるが、床面と離れた位置にノズル開口部６を設けた航空機用の風洞で、ノズル開口部６の全周にわたって環状の圧力波生成部１０又は噴流生成部１２を設けてもよい。さらに、圧力波の発振及び噴流の噴出の向きは、主噴流の中心部の流れの向きに対して傾斜していてもよい。

１００、１０１、１０２風洞装置
１気流通路
１Ａ直線区間
１Ｂコーナー区間
２送風機
３測定室
４コーナーベーン
５噴出ノズル
６ノズル開口部
７測定室床面
８坂部
１０圧力波生成部
１０Ａ上部圧力波生成部
１０Ｂ側部圧力波生成部
１１圧力波発振器
１２噴流生成部
１２Ａ上部噴流生成部
１２Ｂ側部噴流生成部
１３ダクト
１４噴出口
２１圧力波発振器
Ｏ測定対象物
Ｗ気流
Ｖ主噴流

Claims

測定室と、
前記測定室に開口を介して気流を送風する噴出ノズルと、
前記噴出ノズルの開口の外周側から前記測定室内の前記気流の流通方向に向かって、前記開口の周方向に変動分布を有する圧力波を送出する圧力波生成部と、
を備える風洞装置。
前記圧力波生成部が、前記開口の周方向に間隔をあけて設けられた複数の圧力波発振器を有する請求項１に記載の風洞装置。
前記圧力波生成部が、互いに位相を異にする圧力波を同時に送出可能である請求項１に記載の風洞装置。
前記圧力波生成部が、可聴域外の周波数の圧力波を送出する請求項１に記載の風洞装置。
前記圧力波生成部が、測定対象物の高さ方向に前記測定室の床面から延びて設けられた一対の側部圧力波生成部と、側部圧力波生成部の上端同士を接続して測定対象物の幅方向に延びて設けられた上部圧力波生成部とを有する請求項１から４のいずれか一項に記載の風洞装置。
測定室と、
該測定室に開口を介して気流を送風する噴出ノズルと、
前記噴出ノズルの開口の外周側から前記測定室内の前記気流の流通方向に向かって、前記開口の周方向に流速分布を有する噴流を送出する噴流生成部と、
を備える風洞装置。
前記噴流生成部が、前記開口の周方向に間隔をあけて設けられた複数の噴出口を有する請求項６に記載の風洞装置。
前記噴流生成部が、流速を異にする噴流を同時に噴出可能である請求項６又は７に記載の風洞装置。
前記噴流生成部が、前記測定室に配置された測定対象物の高さ方向に前記測定室の床面から延びて設けられた一対の側部噴流生成部と、側部噴流生成部の上端同士を接続して測定対象物の幅方向に延びて設けられた上部噴流生成部とを有する請求項６から８のいずれか一項に記載の風洞装置。
測定室と、
前記測定室に開口を介して気流を送風する噴出ノズルと、
前記噴出ノズルの開口の外周側から前記測定室内の前記気流の流通方向に向かって、前記開口の周方向で一様な位相の圧力波を送出する圧力波生成部と、
を備える風洞装置。