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2019年5月 8日 (水)

エアロチューンを極めるなら流体力学 ~その1~

アルミテープチューンをいろいろと試してみたが、

このトヨタアルミテープ チューニングの基本は、空力の改善!

エアクリーナーやエンジン本体の静電気除去を行い、

エンジンの効率化を目的とした特許もあるが、

ボディに貼るアルミテープチューンの目的は、

気流の剥離を防ぐことで空力の改善をする事です。

これって、”気流の剥離”の意味だとかがわからないと、

何がどうなれば良いのか良くわからない。

さらに、アルミテープ以外の空力改善方法はないのか?

と思い、空力=流体力学についてちょっと勉強してみた。

トヨタ製の車に最近よくあるのが、”ボルテックスジェネレーター”

Aピラーの付け根や、テールランプの側面に付けてますよね。

これも結構空力改善に結構効くらしい。

もしかしたら、アルミテープチューンするよりも効くかも、

市販のボルテックスジェネレータを付けた方が効率アップするかもね。

マイカー(スイフトスポーツ)にも付けてみようかなぁ、と思ってます。

これから何回かに分けて、自動車に関連しそうな流体力学を説明していき、最後にはアルミテープチューンの本質がわかると思います。

第一回目は、”ベルヌーイの定理”

広いところから、狭い場所に空気が流れていくとき、

狭い場所では流速が上がるけど、圧力は下がる

という現象を説明する定理です。

Photo_2

まず、基本として、

「流体は位置エネルギー、圧力エネルギー、運動エネルギー等を持っていますが、

この流体のエネルギーの総量は常に一定であるというのが、”ベルヌーイの定理”です。」

(実際の世界では、いろいろなエネルギー損失がありますので、総和が100%一定ではありません。)

上記の図では、ホースの口を指でつぶすと流速が早くなるのと同じで、

流体の流れる場所が狭められると、流速が早くなります。

しかし、エネルギーの総量は一定であるという法則があるので、

流速が早くなった(運動エネルギーが上がった) 分、圧力(エネルギー)が下がります。

これを自動車に応用すると、

自動車の底面と路面の間隔を狭めることで底面の流速を高め、圧力を下げます。

ルーフ側(周囲)の圧力は変わらないので、底面と比較して圧力は高く、

上から押される力=ダウンフォースを得ることができます。

フロアパネルをフラットにすれば流速が高まり、ディフェーザーで空気をうまく逃がせば、

さらに高い効果を得ることができます。

ロータスF1のグラウンドエフェクトカー(ウイングカー)は、

サイドポンツーンの下面を上に反った(ウイング) 形にして、

かつ、前から取り込んだ空気を逃がさないように、両サイドもぴったりガードして、

底面を流れる空気の流速を高め、ダウンフォースを作っていました。

最近のF1は、グラウンドエフェクトカーは禁止されているため、

レーキ角(前を下げてフロアに角度を付けてる)+ディフェーザーで

後ろから空気を逃がすことで、ダウンフォースを得ています。

Photo_3

次回に続きます。


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