JP2984397B2 - 自動車排ガス拡散の風洞試験方法 - Google Patents

自動車排ガス拡散の風洞試験方法

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JP2984397B2
JP2984397B2 JP3056245A JP5624591A JP2984397B2 JP 2984397 B2 JP2984397 B2 JP 2984397B2 JP 3056245 A JP3056245 A JP 3056245A JP 5624591 A JP5624591 A JP 5624591A JP 2984397 B2 JP2984397 B2 JP 2984397B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車排ガス拡散の風
洞試験方法に関する。
【0002】
【従来の技術】道路を走行する自動車による排ガスの放
出により、近年周辺の大気汚染は著しく悪化している場
合があり、そのため堀割道路によって道路外へ出る排ガ
ス量を少なくする方策がとられつつある。すなわち、堀
割道路では、地形上、一般に図3に示すように、地面に
沿って流れる風に対して堀割道路を走行する自動車はこ
れに直交する方向に走ることが少なくなく、この場合、
排気は気流により拡散してゆくが、堀割道路の建設に先
立って排出ガスの道路外への流れ出しによる濃度分布を
知ることが重要となり、そのためには風洞により模型試
験を行う必要が生ずる。
【0003】そこで、本出願人、この度、図4斜視
図及び図5平面図に示すような風洞試験装置を開発
し、本方法発明と同時に出願したこの試験装置によれ
ば、2点鎖線で示す長方形断面の風洞風路15にその
床面11に開口部6をもつ立体交叉堀割道路模型を設
図6に示したその助走区間L2 及びUターン部9
外気を遮蔽する延長ダクト29a,29bによっ
風洞風路15の外へ延長して設けている。開口部6
の風路風4に対して上流側の風路側壁5aに開口する吸
気口30aに流体蜜取付けたバイパス風路すなわち吸
気ダクト31aは延長ダクト29aの新気入口32aと
接続し、その延長部分は排気ダクト33bとして前記開
口部6の後流側の風路側壁5bに開口した排気口34a
に流体密に取付けられ全体として央部で風洞風路15と
立体交叉する異形Z字状に延びている。他方の風路側壁
5bには吸気口30aに対向する位置に開口する吸気口
30bにバイパス風路すなわち吸気ダクト31bが流体
密に取付けられ、このバイパス風路すなわち吸気ダクト
31bは延長ダクト37a,37bの上面に設けた新
気入口32bに接続しており、前記延長ダクト37a
排気ダクト33aと連結され、前記開口部6の後流
側の風路側壁5aに開口する排気口34bに流体密に取
付けられ全体として央部で風洞風路15と立体交叉す
る異形Z字状に延びている。
【0004】このような構造において、吸気口30aか
ら吸入した新気35aはバイパス風路すなわち吸気ダク
ト31aを通りハッチングを施した新気入口32aから
延長ダクト29aに入り、ここでガスを注入されて堀割
道路を矢印10aの方向へ通過する際に開口部6から
先に注入されたガスの一部を地表に相当する風路床面1
1に拡散させ、残存したガスは延長ダクト29bから排
気ダクト33bを通り、堀割道路後流側の風路側壁5
bに開口した排気口34aから排ガス36aを風路15
内に排出する。他方、吸気口30bから吸入した新気3
5bは、バイパス風路すなわち吸気ダクト31bを通っ
て延長ダクト29bの上面にあるハッチングを施した新
気入口32bからダクト内に入り、ガスを注入されて堀
割道路を矢示10b方向へ進む。その際ガスの一部は
風路床面11に沿う風路風4によって後方に拡散し、残
存ガスは排気ダクト33aを通って風路側壁5aに開口
した排気口34bから排ガス36bとして風路15内へ
排出される。
【0005】ここで、交叉堀割風路模型は図6平面図
に示すように、幅L0 で平行に設けている風洞側壁5の
間の風路床面11に堀割道路2を模擬した長さL1 の開
口部6を設け、堀割道路面に相当する模型走行面4に複
数個の自動車模型7をエンドレスの走行ベルト8に取付
けて矢示した走行方向10に動かし、風路側壁5近く
のUターン部9で方向を変える。堀割道路2には図3に
示したように開口部6に隔壁すなわち仕切板3を設けた
場合と設けない場合とがあるが、助走区間L2の区間
は、ガス吹出口12(図1)から出たガスが道路内で均
一な濃度となるに必要な助走区間であるから、この間
は天井とともに仕切板3も設けたダクト状になってい
る。
【0006】試験は、図7に示すように、地表面を吹く
風と自動車の走行風との関係から決まる排ガスの拡散状
態を調べるため、模型走行面4のガス吹出口12からガ
スを吹出して開口部6から地表面11へ流出するガス量
2 を調べる。自動車模型7が矢示10の方向へ走行
し、ダクト内を含む堀割道路内に自動車模型7の走行に
伴って走行風が発生している状態の中に開口部6の入口
端13から上流側の助走区間2 の走行面4に設けたガ
ス吹出口12からガス量Q1吹出す。そうすると、ダ
クト内のガス濃度は図中点線で示すように、出口端1
3に到る前に均一な初期ガス濃度15gとなり、開口部
6の長さL1 の間にガス量Q2が地表面11へ流出して
出口端14では残存ガス濃度16gとなるから、堀割道
路からの拡散ガスのガス量Q2 を求めるには、吹出ガス
のガス量Q1 既知であることを考慮すると、開口部6
の出入口におけるガス濃度15g,16gを求めればよ
い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ここで図6において
はガス吹出口12は左右のダクト内に設けているが、仕
切壁が無い堀割道路では対向する自動車模型7によって
図8(図6のVIII部)に示すように、右向の走行風1
7と左向の走行風18を生じており、右向の走行
風17が上流にガスを吹込まれてガス濃度が上がってい
る気流とすると、ダクトの仕切壁3が切れた開口部入口
端13では気流の回り込み19があり、吹出ガスのガス
量Q1 の一部は対向車線のダクトへ流れ込むので、これ
が呼吸量を求めるための風洞試験の試験誤差となる。
【0008】本発明は、このような事情に鑑みて提案さ
れたもので、より精度の高い呼吸量を求める試験を行う
自動車排ガス拡散の風洞試験方法を提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】そのために本発明の自
動車排ガス拡散の風洞試験方法は、堀割道路模型の開口
部の長さ方向のほぼ中央のガス吹出口から堀割道路に吹
き出すガスのガス量をQ1 、堀割道路の走行方向へ流れ
込むガスのガス量をS、反対方向へ流出するガスのガス
量をR、また上記開口部におけるガス濃度の長手方向の
ガス濃度分布をC(ξ)、堀割道路をWとするとき、
堀割道路の単位面積当りの空気交換量qを[数2]式
【数2】 q={(Q1 −R−S)/∫C(ξ)dξ}/W により求めることを特徴とする。
【0010】
【作用】図1に示したように道路模型の開口部6の開口
長さL1 のほぼ中央にガス吹出口12を設けてガス量Q
1 を吹出すと、紙面に対して右方への風向10R と左方
への風向10L の走行風によってガスは、図2に点線で
示すように、移動距離ξに対してガス濃度Cの分布曲線
20を画く。次に、吹出ガスのガス量Q1 に対して風向
10R の走行風によって風下のダクトへ流れ込むガス量
をSとし、反対車線の風向10L の走行風によって反対
側のダクトへ流出するガス量をRとすると、道路模型の
開口部6から地表へ拡散するガス量Qは[数3]式で表
される。
【数3】 Q=Q1 −R−S このガス量Qは堀割道路から地表へ出る気流に混じっ
て出てゆくのであるから、この流れ出る気流に相当する
外気が堀割道路に入り、この気流の出入量は等量である
ところから、これを呼吸作用と称しており、本発明は堀
割道路における自動車排ガス拡散のベースとなるこの呼
吸量を求める方法を提供する。模型自動車の走行方向に
堀割道路内外の単位面積当りの空気交換量(呼吸量)
なわち空気交換率qは一定であると考え、車道内でのガ
ス濃度をもつ空気空気交換量だけ地表へ流れ出るとす
れば、車道内でのガス濃度をもつ空気が空気交換量だけ
地表へ流れ出る際の車道に沿った単位長さ当りのガス量
g(ξ)は、道路幅をWとして、図2に示したように
[数4]式となる。
【数4】 g(ξ)=q・WC(ξ) 他方、[数5]式が成り立つから、
【数5】 Q=∫g(ξ)dξ[数4]式 より[数6]式となり、
【数6】 Q=q・W∫C(ξ)dξ[数3]式 を用いると、[数7]式となり、
【数7】 Q1 −R−S=q・W∫C(ξ)dξ 単位面積当りの空気交換量(呼吸量)qは道路幅をWと
して[数8]式となり、
【数8】 q={(Q1 −R−S)/∫C(ξ)dξ}/W この[数8]式により単位面積当りの空気交換量(呼吸
量)qを求めることができる。
【0011】
【実施例】本発明を図面について説明すると、図1は交
叉堀割道路を示す部分平面図、図2は図1におけるガス
濃度分布図である。上図において、道路模型の開口部6
の開口長さL1 のほぼ央部に、ガス吹出口12を設けて
ガス量Q1 のガスを吹出す。開口部6の中のガス濃度を
図2の点線で示すように測定し、その図形面積Fを
[数9]式で求めておく。
【数9】 F=∫C(ξ)dξ 反対側のダクトへ流出するガスのガス量Rと走行方向の
ダクトへ流れ込むガスのガス量Sを求めておくと開口部
6から地表へ流出するガスのガス量は[数10]式で表
される。
【数10】 Q=Q1 −R−S 道路幅をWとすると堀割道路の単位面積当りの空気交換
量(呼吸量)すなわち空気交換率qは[数9]式及び
[数10]式に基づいて[数11]式で求めることがで
きる。
【数11】 q={(Q1 −R−S)/∫C(ξ)dξ}/W
【0012】
【発明の効果】このような測定方法によれば、ガス吹出
口を開口部中央付近設けることにより、トンネル
出口部での反対車線へのガスの回り込みによる実験誤差
を防ぐことができ、更に開口部における呼吸量を走行方
向に対して一定であると仮定することによって、単位面
積当りの呼吸量を求めることができる。
【0013】要するに、本発明の自動車排ガス拡散の風
洞試験方法によれば、堀割道路模型の開口部の長さ方向
の、ほぼ中央のガス吹出口から堀割道路に吹き出すガス
ガス量をQ1 、堀割道路の走行方向へ流れ込むガスの
ガス量をS、反対方向へ流出するガスのガス量をR、上
記開口部におけるガス濃度の長手方向のガス濃度分布を
C(ξ)、堀割道路幅をWとするとき、堀割道路の単位
面積当りの空気交換量qを[数12]式
【数12】 q={(Q1 −R−S)/∫C(ξ)dξ}/W により求めることにより、呼吸量を求めることによる精
度の高い試験を行う自動車排ガス拡散の風洞試験方法を
得るから、本発明は産業上極めて有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の交叉堀割道路を示す部分平
面図である。
【図2】図1におけるガス濃度分布図である。
【図3】従来の堀割道路を示す横断面図である。
【図4】本出願人が最近開発した自動車排ガス拡散の風
洞試験装置を示す全体斜視図である。
【図5】図4の平面図である。
【図6】図5の交叉堀割道路模型を示す部分拡大図であ
る。
【図7】図6の開口部の縦断面図である。
【図8】図6のVIII部を示す拡大図である。
【符号の説明】
3 仕切板(隔壁) 4 風路風(走行面) 5 風洞側壁 5a,5b 風路側壁 6 開口部 7 自動車模型10 走行方向 10L,10R 風向 11 床面(地表面) 12 吹出口 13 入口端 14 出口端 15 風洞風路 15g,16g ガス濃度 17 右向の走行風 18 左向の走行風 19 気流の回り込み 20 分布曲線 29a,29b 延長ダクト 30a,30b 吸気口 31a,31b バイパス風路すなわち吸気ダクト 32a,32b 新気入口 33a,33b 排気ダクト 34a,34b 排気口 35a,35b 新気 36a,36b 排ガス C ガス濃度 Q 堀割道路の開口部から風洞風路へ流出するガス量 Q1 ガス吹出口から吹出すガス量 S 堀割道路の走行方向へ流れ込むガスのガス量 R 堀割道路の反対方向へ流出するガスのガス量 q 堀割道路の単位面積当りの空気交換(呼吸量) W 道路車道内でのガス濃度をもつ空気空気交換量だけ
地表へ流れ出る際の車 道に沿った 単位長さ当りの流出ガス量

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 堀割道路模型の開口部の長さ方向のほぼ
    中央のガス吹出口から堀割道路に吹き出すガスのガス量
    をQ1 、堀割道路の走行方向へ流れ込むガスのガス量を
    S、反対方向へ流出するガスのガス量をR、上記開口部
    におけるガス濃度の長手方向のガス濃度分布をC
    (ξ)、堀割道路をWとするとき、堀割道路の単位面
    積当りの空気交換qを[数1]式 【数1】 q={(Q1 −R−S)/∫C(ξ)dξ}/W により求めることを特徴とする自動車排ガス拡散の風洞
    試験方法。
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