JP5590442B2 - Friction resistance reduction device - Google Patents
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Description
本発明は、摩擦抵抗低減装置に関し、より詳細には、航空機、高速列車、船舶等の高速移動体の表面に実装して、高速移動体の表面に接触する空気或は水等の流体との摩擦抵抗を低減し、推進力に要する燃料等のエネルギー消費を大幅に低減する、摩擦抵抗低減装置に関する。 The present invention relates to a frictional resistance reduction device, yo Ri in particular, aircraft, high speed trains, and mounted on the surface of the high-speed moving bodies such as a ship, a fluid air or water or the like into contact with the surface of the fast-moving objects to reduce the frictional resistance, significantly reduce the energy consumption of such fuels required for propulsion, about the drag reduction equipment.
周知のように、航空機、新幹線等の高速列車、そして船舶、また将来実現されるリニアモーターカー等の高速輸送機器は、旅客や貨物等の輸送対象を高速且つ大量に輸送するために、燃料や電力を大きく消費する。これら高速輸送機器を運用する企業体にとって、電力や燃料等のエネルギー消費を低減することは、当該企業体の利益率を向上するだけでなく、エネルギーの大部分を諸外国から輸入する我が国の負担を軽減するためにも、また環境負荷を低減するためにも極めて重要である。
高速輸送機器のエネルギー消費を低減するための試みは、あらゆる角度で研究され、技術が進化している。特に、近年では流体力学に基づく高速輸送機器の機体に接触する空気や水等の流体との摩擦抵抗を低減させるための研究が盛んである。
As is well known, high-speed transportation equipment such as high-speed trains such as airplanes, bullet trains, and ships, and linear motor cars that will be realized in the future are used to transport fuel and cargo in order to transport passengers and cargo at high speed and in large quantities. It consumes a lot of power. For enterprises that operate these high-speed transportation equipment, reducing energy consumption such as electricity and fuel not only improves the profit margin of the enterprise, but also burdens Japan to import most of the energy from other countries. It is extremely important for reducing the environmental load and reducing the environmental load.
Attempts to reduce the energy consumption of high-speed transport equipment have been studied at all angles and technology has evolved. In particular, in recent years, research for reducing frictional resistance with fluids such as air and water that come into contact with airframes of high-speed transportation equipment based on fluid dynamics has been actively conducted.
従来、高速輸送機器の摩擦抵抗を低減する試みとしては、機体を流線型にする等の、古典的な流体摩擦の低減方法の他、機体表面に流体の流れに沿った筋状の凹凸を設ける等の、流体力学に基づく方法が提案されている。しかし、これらの方法は何れも改善効果に限界があることが知られている。 Conventional attempts to reduce the frictional resistance of high-speed transportation equipment include, in addition to classical fluid friction reduction methods such as streamline the airframe, as well as providing streaky irregularities along the fluid flow on the airframe surface. A method based on hydrodynamics has been proposed. However, it is known that any of these methods has a limit in the improvement effect.
また、非特許文献1には壁面近傍の壁垂直速度を打ち消す吹出・吸込を用いた制御により、壁面摩擦抵抗係数を最大で43%低減する効果を得る技術内容が開示されている。しかし、流体を吹出及び吸込する機器の設置コストや重量が無視できない。
非特許文献2には、壁面に流体の流れ方向に逆らう進行波を発生させ、最大24%の動力削減率(削減された動力エネルギーを削減前の動力エネルギーで割った値)を達成する技術内容が開示されている。
非特許文献3には、壁面に定在波を発生させ、最大13%(発明者の数値シミュレーション結果による)の摩擦抵抗低減率を達成する技術内容が開示されている(動力削減率はさらに小さい)。
これら従来技術は、いずれも動力削減率が小さい。
Further, Non-Patent
Non-Patent
Non-Patent
All of these conventional techniques have a small power reduction rate.
本発明は係る課題を解決し、従来の機体表面に簡単な装置を追加するだけで流体摩擦抵抗を大きく低減でき、大幅なエネルギー効率の改善が期待できる、新規な摩擦抵抗低減装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the problem of, simply adding a simple device to conventional fuselage surface can greatly reduce the fluid friction resistance can be expected improvement of significant energy efficiency, to provide a novel drag reduction equipment For the purpose.
上記課題を解決するために、本発明の摩擦抵抗低減装置は、移動体を覆う移動体外壁と、移動体外壁の、移動体の進行方向前方に設けられ、移動体外壁に移動体の進行方向に沿う進行波を発生させるための振動体と、この振動体に、移動体外壁に接触する流体の動粘度と、移動体の巡航速度と、移動体の進行方向の長さに基づく周波数の交流電圧を供給する交流電源とを具備し、この交流電源の周波数fを、前記移動体の進行方向の長さLから壁面摩擦応力τ w を得て、前記動粘度ν、前記巡航速度U lam から、下記の式で求めることを特徴としている。
In order to solve the above problems, a frictional resistance reduction device according to the present invention is provided in a moving body outer wall that covers a moving body, and on the moving body outer wall in front of the moving body in the moving direction. a vibrating body for generating a traveling wave along, this vibrator, the kinematic viscosity of the fluid in contact with the moving body outer wall, and a cruising speed of the moving object, alternating current with a frequency based on the length in the traveling direction of the moving body comprising the AC power source for supplying a voltage, the frequency f of the AC power supply, the traveling direction of the moving body from the length L to obtain a wall friction stress tau w, the kinematic viscosity [nu, from the cruising speed U lam It is characterized by the following formula.
移動体の機体表面に、流体の流れ方向に沿う進行波を発生させる。進行波の波長は、流体の動粘度と、移動体の速度と、流体の移動方向における移動体の長さに依存する。移動体の機体表面に適切に発生した進行波は、流体と機体表面との間に発生する乱流に規則的な振動を与えることで、層流化が起き、流体摩擦が低減される。 A traveling wave along the flow direction of the fluid is generated on the surface of the moving body. The wavelength of the traveling wave depends on the kinematic viscosity of the fluid, the speed of the moving body, and the length of the moving body in the moving direction of the fluid. The traveling wave appropriately generated on the airframe surface of the moving body applies regular vibration to the turbulent flow generated between the fluid and the airframe surface, thereby causing laminarization and reducing fluid friction.
本発明により、従来の機体表面に簡単な装置を追加するだけで流体摩擦抵抗を大きく低減でき、大幅なエネルギー効率の改善が期待できる、新規な摩擦抵抗低減装置を提供できる。 The present invention, only by adding a simple device to conventional fuselage surface can greatly reduce the fluid friction resistance, the significant improvement in energy efficiency can be expected, can provide a novel frictional resistance reduction equipment.
[摩擦抵抗低減装置の原理と適用例]
図1(a)及び(b)は、本発明の実施形態である、摩擦抵抗低減装置ともいえる移動体外壁を概略的に説明する斜視図と横断面図である。
図1(a)は、移動体外壁の斜視図である。
移動体外壁101はフレーム103aとフレーム103bによって支持されている。流体は移動体外壁101の表面を矢印A106方向に流れる。移動体外壁101の、流体に接触しない裏側には、振動体102がフレーム103aに近接して貼り付けられている。
振動体102は、図示しない交流電源から送電される交流電圧を受けて、交流電源の周波数で振動する。振動体102は所定の特性が得られればよいが、後述する理由により、現在一般的に入手可能な素子としては圧電型が最も好ましいと思われる。
[Principle and application example of frictional resistance reduction device]
FIG. 1A and FIG. 1B are a perspective view and a cross-sectional view schematically illustrating a moving body outer wall that can be called a frictional resistance reduction device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 1A is a perspective view of the outer wall of the moving body.
The movable body
The vibrating
図1(b)は、移動体外壁101を横から見た断面図である。
移動体外壁101は、裏面にフレーム103aとフレーム103bで支持されている。振動体102は移動体外壁101の、フレーム103aから離れた位置に貼り付けられる。移動体外壁101の一端がフレーム103aに固着されているので、移動体外壁101はこのフレーム103の箇所を支点として、振動体102によって振動させられる。すると、移動体外壁101には点線L104に示すように進行波が発生し、進行波は矢印A105に示す方向に進む。これに対し、図示しない流体は移動体外壁101の表面を矢印A106の方向に流れる。
FIG. 1B is a cross-sectional view of the movable body
The movable body
進行波の波長は、流体の動粘度と、移動体の速度と、流体の移動方向における移動体の長さに依存する。移動体の機体表面に適切に発生した進行波は、流体と機体表面との間に発生する乱流に規則的な振動を与えることで、層流化が起き、流体摩擦が低減される。 The wavelength of the traveling wave depends on the kinematic viscosity of the fluid, the speed of the moving body, and the length of the moving body in the moving direction of the fluid. The traveling wave appropriately generated on the airframe surface of the moving body applies regular vibration to the turbulent flow generated between the fluid and the airframe surface, thereby causing laminarization and reducing fluid friction.
図2(a)及び(b)は、進行波を形成する理論モデルと、現実的な移動体外壁101における進行波形成の仕組みを説明する概略図である。
一般的に、進行波を形成する理論モデルとしては、図2(a)に示す図が用いられる。振動板201の一端には進行波を発生するための振動手段202が設けられ、振動板201の他端には反射波を抑制するための負荷手段203が設けられる。
本発明は、移動体外壁101に流体の流れに沿う進行波を発生させることである。移動体外壁101は図2(a)のような理論モデルと同等ではない。実際の移動体外壁101は、例えば航空機であればフレームにジュラルミン等の金属板が張り付けられている。このため、現実的には流体の進行方向から見て手前側に位置するフレームの近傍に振動手段である振動体102をフレームに沿って張り付ける。また、反射波は移動体外壁101自体の弾性抵抗によって進行波が自然減衰することを期待するか、或は図2(b)に示すように、流体の進行方向から見て向こう側に位置するフレーム103の近傍に、反射波を減衰させるためのゴム等の防振部材(以下「インシュレータ」)204を付着させる。
但し、フレームが流体の流れる方向にのみ移動体外壁101を固定する構成であるか、フレームの剛性が移動体外壁101上の進行波の通過を許容する等、反射波が生じ得ないのであれば、上述のようなインシュレータ204を設ける必要はない。
FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams for explaining a theoretical model for forming a traveling wave and a mechanism of traveling wave formation on a realistic moving body
In general, as a theoretical model for forming a traveling wave, the diagram shown in FIG. A
The present invention is to generate a traveling wave along the flow of fluid on the moving body
However, if the frame is configured to fix the movable body
図3は、本実施形態の移動体外壁101を実装する航空機の、移動体外壁101を裏側から見た図である。
図4は、本実施形態の移動体外壁101を実装する航空機の外観図である。
航空機401に移動体外壁101を適用する場合、機体の剛性と軽量化を両立させるために、移動体外壁101の縦横にフレーム103が固定される構造を採用している。したがって、移動体外壁101の、フレーム103で囲まれている区画の「列」毎に、図1及び図2(b)のように振動体102を張り付ける。また、フレーム103が反射波を生じる場合は、反射波を防ぐためのインシュレータ204も必要になる。
航空機401に本発明を適用する場合、図3に示す外壁構造を、両翼を含めた機体の外壁全体に設ける。
以上に述べた航空機401における移動体外壁101の構造は、そのまま新幹線等の高速列車にも適用される。
FIG. 3 is a view of the moving body
FIG. 4 is an external view of an aircraft on which the movable body
In the case where the moving body
When the present invention is applied to the aircraft 401, the outer wall structure shown in FIG. 3 is provided on the entire outer wall of the aircraft including both wings.
The structure of the moving body
図5(a)及び(b)は、本実施形態の移動体外壁101を実装する船舶の外観図及び一部拡大図である。
船舶501に移動体外壁101を適用する場合、航空機401とは異なり船体502を構成する外壁が極めて堅牢であるため、船体502の先頭に振動体503aを設ければ、進行波が船体502の後方へ伝達する。しかし、進行波が船体502の途中で減衰する場合は、その減衰する箇所にインシュレータ504aで仕切って振動体503bを設ける必要が生じる。この場合のインシュレータ504aは、インシュレータ504aの側の、流体(水)の進行方向に設けられる振動体503bが生じる、流体の進行方向と逆方向の進行波を防ぐ役割も果たす。
5A and 5B are an external view and a partially enlarged view of a ship on which the moving body
When the moving body
但し、タンカー等の、船体502の内部が隔壁で仕切られている船舶501の場合は、隔壁がフレーム103と同様の作用を奏する可能性がある。その際は、前述の図3及び図4に示したように、航空機401と同様に隔壁毎に振動体102と、必要に応じてインシュレータを設ける必要が生じる。
However, in the case of a ship 501 such as a tanker in which the inside of the hull 502 is partitioned by a partition wall, the partition wall may have the same effect as the
航空機401や船舶501に本実施形態の移動体外壁101を適用する際の共通の事項として、振動体102が、移動体外壁101の、流体の進行方向に複数設けられる場合、複数の振動体102が生成する進行波同士の位相が合致していることが望ましい。位相が合致していないと、流体の進行方向の前段に位置する振動体102が移動体外壁101に生成した進行波に基づく流体の影響を、後段の振動体102が打ち消してしまう虞があるからである。位相を合致させるためには、電気的に位相を補正する他、振動体102のフレーム103からの距離を調整する方法もある。
As a common matter when applying the moving body
以上、図1乃至図5で説明したように、本発明は移動体の外壁全体に、流体の進行方向に沿う進行波を発生させることである。そしてそのために、移動体外壁の、移動体の先端或は前方部分から進行波を発生させるための振動体を設ける。振動体が発する進行波がフレームや隔壁によって反射し、反射波が発生してしまう場合は、これを防ぐためのインシュレータを設ける。振動体が発する進行波が移動体外壁の途中で減衰してしまう場合は、減衰した箇所から新たに振動体を設ける。その際、新たに設けた振動体が流体の進行方向と逆方向の進行波の発生を防ぐために、インシュレータを設ける必要が生じる。 As described above with reference to FIGS. 1 to 5, the present invention is to generate a traveling wave along the traveling direction of the fluid on the entire outer wall of the moving body. For this purpose, a vibrating body is provided for generating a traveling wave from the front end or the front part of the moving body on the outer wall of the moving body. When the traveling wave generated by the vibrating body is reflected by the frame or the partition wall and the reflected wave is generated, an insulator is provided to prevent this. When the traveling wave generated by the vibrating body is attenuated in the middle of the outer wall of the moving body, a new vibrating body is provided from the attenuated portion. At that time, it is necessary to provide an insulator in order to prevent the newly provided vibrator from generating a traveling wave in the direction opposite to the traveling direction of the fluid.
振動体を設ける箇所は、振動体が発する振動が移動体の外壁全体を網羅するように設けられていることが望ましい。但し、費用対効果等の兼ね合いで、外壁の一部にのみ振動体を設ける構成であってもよい。特に、船舶の場合は、流体との摩擦抵抗が大きく発生する箇所が水との接触部分であることから、水と接触しない箇所に振動体を設ける必要はない。また、積荷の積載状態によっては水と接触しない箇所が大きくなる場合が考えられるので、そのような場合には水と接触する箇所の振動体のみ駆動する構成であってもよい。 The place where the vibrating body is provided is preferably provided so that the vibration generated by the vibrating body covers the entire outer wall of the moving body. However, the structure which provides a vibrating body only in a part of outer wall may be sufficient for cost-effectiveness etc. In particular, in the case of a ship, a portion where frictional resistance with a fluid is greatly generated is a contact portion with water. Therefore, it is not necessary to provide a vibrating body at a portion that does not come into contact with water. In addition, depending on the loading state of the load, there may be a case where a portion that does not come into contact with water becomes large. In such a case, the configuration may be such that only the vibrating body at the portion that comes into contact with water is driven.
[進行波の演算]
移動体外壁101に進行波が発生している状態(進行波状壁面)は、以下の式で定義できる。
[Calculation of traveling wave]
A state where traveling waves are generated on the
上記(1)式のパラメータのうち、動力を削減する進行波を形成する上で重要な要素である、最大振幅a[m]、波長λ[m]、位相速度c[m/s]の最適な値の範囲は、DNSより以下のように決定する。 Among the parameters of the above equation (1), the optimum of the maximum amplitude a [m], wavelength λ [m], and phase velocity c [m / s], which are important factors in forming a traveling wave that reduces power The range of correct values is determined from DNS as follows.
上記(2)式のパラメータのうち、動粘度ν及び流体密度ρは、対象の移動体周囲の流体が決まれば、流体の種類と温度、圧力等で一意に決まる。
壁面摩擦応力τwは、例えば以下の式で決定される。
Among the parameters of the above equation (2), the kinematic viscosity ν and the fluid density ρ are uniquely determined by the type of fluid, temperature, pressure, and the like if the fluid around the target moving body is determined.
Wall friction stress tau w is determined, for example, by the following equation.
或は、より正確には、流れ方向の位置xに応じてτwは変化するので、以下の式で詳細に決定することもできる。 Or more precisely, since τ w changes according to the position x in the flow direction, it can be determined in detail by the following equation.
先ず、移動体の流れ方向長さLを得て、移動体の巡航速度Ulamを決定し、流体の動粘度νと流体の密度ρを算出する。次に、壁面摩擦応力τwを、上記(3)式或は(4)式で算出する。τwが得られれば、上記(2)式で最大振幅a[m]、波長λ[m]、位相速度c[m/s]を得ることができる。Lは不変であるから、ν、ρ及びUlamを固定にすれば、進行波の波長及び振幅は固定的な値になるので、振動体102及びこれに与える交流電源の周波数及び電圧等は一意に決まる。
波長λから周波数を算出するには、次の(5)式に示すように位相速度cを波長λで割って得る。
First, the flow direction length L of the moving body is obtained, the cruise speed U lam of the moving body is determined, and the kinematic viscosity ν of the fluid and the density ρ of the fluid are calculated. Next, the wall friction stress tau w, is calculated in the above (3) or (4). as long obtained tau w, (2) the maximum amplitude a [m] in equation wavelength lambda [m], it is possible to obtain the phase velocity c [m / s]. Since L is invariant, if ν, ρ, and U lam are fixed, the wavelength and amplitude of the traveling wave become fixed values. Therefore, the frequency and voltage of the
In order to calculate the frequency from the wavelength λ, the phase velocity c is divided by the wavelength λ as shown in the following equation (5).
以上の式をまとめると、周波数fは、移動体の進行方向の長さLから上記(3)式或は(4)式で壁面摩擦応力τwを得た後、動粘度ν、巡航速度Ulamに基づき、以下の式で得られる。 Summarizing the above equations, the frequency f is obtained by obtaining the wall friction stress τ w from the length L in the traveling direction of the moving body by the above equation (3) or (4), and then kinematic viscosity ν, cruise speed U. Based on lam , the following equation is obtained.
図6(a)及び(b)は、DNSの結果を示すグラフである。振幅a、波長λ、位相速度cの全ての要素を可変にしてグラフを得るのは困難であるので、予め壁面速度の振幅a’(=2πa・c/λ)について二つの値を決めておき、波長λと位相速度cを変化させた場合の、動力削減率を等値線でグラフにした。
図6(a)は、a’/uτを「5」とした場合、図6(b)はa’/uτを「15」とした場合である。何れのグラフも、楕円で示した領域で動力削減率が最大で80%の効果を得られることが判った。この範囲では、壁面変位の振幅aは3〜10ν/uτとなる。
前述の式(2)は、図6(a)及び(b)より導き出された。
FIGS. 6A and 6B are graphs showing DNS results. Since it is difficult to obtain a graph by making all the elements of the amplitude a, the wavelength λ, and the phase velocity c variable, two values are determined in advance for the wall velocity amplitude a ′ (= 2πa · c / λ). The power reduction rate when the wavelength λ and the phase velocity c are changed is plotted with an isoline.
FIG. 6A shows a case where a ′ / u τ is “5”, and FIG. 6B shows a case where a ′ / u τ is “15”. Both graphs show that the maximum power reduction rate of 80% can be obtained in the area indicated by the ellipse. In this range, the amplitude a of the wall displacement is 3 to 10 ν / u τ .
The above equation (2) was derived from FIGS. 6 (a) and (b).
一例として、実際の移動体に本発明を適用する場合の演算結果を記す。航空機として、ボーイング777−300の場合を記す。
進行波のパラメータは、波長λ:1.7mm,最大振幅a:28μm,周波数f:150kHzとなった。人間には聞こえない周波数であり、既存の積層型圧電素子で出せる範囲である。
実現するための材料としては、厚さ14μmのジュラルミンや厚さ44μmのアルミニウムなどが好適であると算出できた。勿論、材料毎に最適な厚みは変わる。なお、現在の航空機材料は普通のジュラルミンよりもう少し強度があるので厚さが減少すると思われる。
As an example, a calculation result when the present invention is applied to an actual moving body will be described. The case of Boeing 777-300 is described as an aircraft.
The parameters of the traveling wave were wavelength λ: 1.7 mm, maximum amplitude a: 28 μm, and frequency f: 150 kHz. It is a frequency that cannot be heard by humans, and is within the range that can be produced by existing multilayer piezoelectric elements.
As a material for realization, it was calculated that duralumin having a thickness of 14 μm, aluminum having a thickness of 44 μm, and the like were suitable. Of course, the optimum thickness varies depending on the material. In addition, the current aircraft material is a little stronger than ordinary duralumin, so the thickness is expected to decrease.
航空機であっても船舶であっても、振動体102は超音波領域で微小振動を行う。したがって、このような駆動を実現する手段としては、電磁式のアクチュエータよりも、積層型圧電素子の方が好適であると思われる。
Whether it is an aircraft or a ship, the vibrating
以上説明したように、移動体外壁101に振動体102を取り付け、振動体102を所定の周波数の交流電力で駆動させる。交流電力の周波数は上述の演算式に基づき、移動体の巡航速度と、流体の動粘度と、流体の移動方向における移動体の長さに基づいて算出できる。このようにして周波数を決定した交流電力で振動体102を駆動すると、移動体外壁101に摩擦抵抗低減効果が生じる。
As described above, the vibrating
本実施形態は、以下のような応用例が考えられる。
(1)前述の通り、移動体外壁101に発生させる進行波の波長は、流体の動粘度と、移動体の速度と、流体の移動方向における移動体の長さに依存し、前述の式で算出できる。この三つのパラメータのうち、流体の動粘度と移動体の長さは一定である。つまり、移動体の速度に応じて最適な波長の進行波を移動体外壁101に発生させることで、巡航速度移動時のみならず、加速時或は減速時であっても適切な進行波を移動体外壁101に発生させ、エネルギー効率を更に高めることが期待できる。
In this embodiment, the following application examples can be considered.
(1) As described above, the wavelength of the traveling wave generated on the
図7は、進行波発生装置のブロック図である。
進行波発生装置701は、周知のマイコンに周辺回路を追加して構成される。
速度計702は、移動体の移動速度を電圧信号として出力する。航空機であれば周知のピトー管センサである。速度計702は、進行波を算出するための要素である、移動体の速度情報を得るために設けられる。勿論、速度計702自体は輸送機であれば必ず装備されている。
FIG. 7 is a block diagram of the traveling wave generator.
The traveling wave generator 701 is configured by adding a peripheral circuit to a known microcomputer.
The
温度計703は周知のサーミスタ等の素子であり、温度を電圧信号として出力する。高度計704は航空機の場合にのみ用いられる。温度計703と高度計704は、進行波を算出するための要素である、流体の動粘度情報を算出するために用いられる。
A/D変換器705は、速度計702、温度計703及び高度計704の電圧をデジタルデータに変換する。
The
The A /
なお、船舶の場合はGPSを用いて速度を算出していることが多く、また航空機もピトー管センサから得られる速度情報の誤差をGPSで補正することも行われていることから、速度計702及びA/D変換器705は移動体に元々設置されている速度計測手段からデータを得ることが望ましい。
In the case of a ship, the speed is often calculated using GPS, and the
A/D変換器705が出力するデータはマイコンよりなる演算部706に入力される。演算部706には図示しないROMに格納された流体特性データ707及び移動体長データ708も入力される。演算部706は、温度計703と、航空機の場合は高度計704のデータと流体特性データ707のデータに基づいて動粘度を算出した後、速度計702のデータと移動体長データ708を用いて進行波の周波数を算出する。
Data output from the A /
演算部706が算出した周波数データはD/A変換器709でアナログ電圧に変換され、VCO710に入力される。VCO710は入力電圧に従う周波数の信号を発生する。この信号はドライバ711で電力増幅され、振動体102を駆動する。
進行波発生装置701は、流体粘性データ及び移動体長データ708を変更すれば、移動体の種類を超えて適用できる。つまり、進行波発生装置701はROM内の流体特性データ707及び移動体長データ708を書き換えるだけで、船舶にも航空機にも列車にも応用できる。
The frequency data calculated by the
The traveling wave generator 701 can be applied beyond the types of moving bodies by changing the fluid viscosity data and the moving
本実施形態では、移動体外壁101を開示した。
移動体外壁101の先端部分に、進行波を発生させるための振動体を付着させた。振動体は、流体の動粘度と、移動体の巡航速度と、流体の移動方向における移動体の長さに基づいて算出される周波数で振動する。このように移動体外壁101全体が振動することで、移動体外壁101を覆う流体は乱流から層流に変化し、流体摩擦が最大で約80%軽減できる。
In this embodiment, the movable body
A vibrating body for generating traveling waves was attached to the tip of the moving body
以上、本発明の実施形態例について説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。 The embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and other modifications, Includes application examples.
101…移動体外壁、102…振動体、103…フレーム、103a…フレーム、103b…フレーム、201…振動板、202…振動手段、203…負荷手段、204…インシュレータ、401…航空機、501…船舶、502…船体、503a…振動体、503b…振動体、504a…インシュレータ、701…進行波発生装置、702…速度計、703…温度計、704…高度計、705…A/D変換器、706…演算部、707…流体特性データ、708…移動体長データ、709…D/A変換器、710…VCO、711…ドライバ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記移動体外壁の、前記移動体の進行方向前方に設けられ、前記移動体外壁に前記移動体の進行方向に沿う進行波を発生させるための振動体と、
前記振動体に、前記移動体外壁に接触する流体の動粘度νと、前記移動体の巡航速度Ulamと、前記移動体の進行方向の長さLに基づく周波数の交流電圧を供給する交流電源と
を具備し、
前記交流電源の周波数fを、前記移動体の進行方向の長さLから壁面摩擦応力τ w を得て、前記動粘度ν、前記巡航速度U lam から、
で得る、摩擦抵抗低減装置。 A moving body outer wall covering the moving body;
A vibrating body provided in front of the moving body in the traveling direction of the moving body, and generating a traveling wave along the traveling direction of the moving body on the moving body outer wall;
Said vibrating body, wherein the kinematic viscosity of the fluid ν in contact with the moving body outer wall, said a cruising speed U lam mobile AC power source for supplying an AC voltage of a frequency based on the length L in the traveling direction of the moving body provided with a door,
Obtaining the wall frictional stress τ w from the length L of the moving body in the traveling direction, the frequency f of the AC power source, from the kinematic viscosity ν and the cruising speed U lam ,
Friction resistance reduction device obtained in
前記移動体外壁に発生させる前記進行波の最大振幅aを
で得る、請求項1に記載の摩擦抵抗低減装置。 Furthermore,
The maximum amplitude a of the traveling wave generated on the outer wall of the moving body is
The frictional resistance reduction device according to claim 1 obtained by
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