(57)【要約】【課題】模型の寸法に必要な厚さに左右されずに、圧力特性を設定できて、圧力調整部材に関して素材選択の自由度を増加でき、その結果、所望の抵抗特性を持った模型の圧力損失調整用構造体（抵抗体モデル）を容易に製作できる模型の圧力損失設定方法を提供する。【解決手段】流体Ｆの流れの上流側と下流側のそれぞれに抵抗調整部材１１，１２を間に空隙３を設けて配置し、模型１に必要な圧力損失の発生量を両方の抵抗調整部材１１，１２の圧力特性と厚みｔ１，ｔ２に基づいて設定し、両方の抵抗調整部材１１ｍ，１２の厚みｔ１，ｔ２と前記空隙の幅Ｂｓの和が模型の圧力損失調整用構造体１０，１０Ｚとして必要な厚みｔｔとなるように前記空隙３の幅Ｂｓを設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を用いた試験で用いる模型の内部を流れる流体の圧力損失を調整するために、模型の内部に配置されて流体の流れに対する抵抗となって圧力損失を発生する抵抗調整部材を配置する模型の圧力損失調整用構造体における圧力損失設定方法において、流体の流れの上流側と下流側のそれぞれに抵抗調整部材を配置すると共に、両方の抵抗調整部材の間に空隙を設けて構成し、模型に必要な圧力損失の発生量を両方の抵抗調整部材の圧力特性と厚みに基づいて設定し、両方の抵抗調整部材の厚みと前記空隙の幅の和が模型の圧力損失調整用構造体として必要な厚みとなるように前記空隙の幅を設定することを特徴とする模型の圧力損失設定方法。
【請求項２】
前記抵抗調整部材として、表側からの流れと裏側からの流れで圧力損失が変化する抵抗体、単層構造を持つ抵抗体、三次元網目構造を持つ抵抗体のいずれか、あるいはこれらの組合せを用いることを特徴とする請求項１記載の模型の圧力損失設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の風洞試験等の流体試験で用いる模型の圧力損失設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、橋梁、建造物等の実物に生じる空気（風）の流れを把握するために、風洞を用いた模型試験が行われている。また、船や海洋構造物や堤防などの実物に生じる水の流れを把握するために、回流水槽や水槽を用いた模型試験が行われている。
【０００３】
風洞試験における空気の流れには、模型の外側を流れる流れと、模型の内部を流れる流れとがある。この内部の流れを特に通風と呼び、通風の妨げとなるものを通風抵抗体と言っている。この模型内部の空気の流れを実物で生じる流れに近づける上で、通風抵抗体の設定が重要となる。
【０００４】
しかし、この通風抵抗体においては、図４に示すように、風量と圧力の関係が非線形となるので、適切な通風抵抗体を選定し設定することは難しい。そこで、図５及び図６に示すように、抵抗を調整するための抵抗調整部材１１，１２である金属メッシュと、この抵抗調整部材１１，１２を支持するハニカム材１４を組合せて、通風抵抗体と呼ばれる模型の圧力損失調整用構造体１０Ｘの圧力損失を調整する試みが行われてきた。
【０００５】
この図５及び図６に示すような方法では、必ずしも、所望の抵抗特性に対して適切な抵抗特性を持つ模型の圧力損失調整用構造体１０Ｘを提供できるとは限らず、また、提供できた場合でも模型の圧力損失調整用構造体１０Ｘを設定できるまでに多大の労力を必要とする場合が多い。その結果、模型試験の実施に時間がかかるだけでなく、模型試験の結果を利用する、後のステップも影響を受けることになる。
【０００６】
一般に模型の圧力損失調整用構造体１０Ｘに用いる抵抗調整部材１１，１２には薄い板状の部材が用いられるので、機械的強度が比較的弱く、上流側と下流側に抵抗調整部材１１，１２を配置する場合には、両者の間でこれらの抵抗調整部材１１，１２を支持するための支持部材１４が必要となる。
【０００７】
この支持部材１４にはハニカム材を用いる場合が多いが、その場合には、間に挟まれた支持部材１４の抵抗特性が、設定した抵抗調整部材１１，１２の抵抗特性に影響を及ぼすので、図７に示すように、圧力損失が増加する。従って、このハニカム材１４の抵抗特性を考慮に入れて抵抗調整部材１１，１２の厚みを設定する必要が生じる。そのため、全体の厚みが模型１によって設定されている中での、抵抗調整部材１１，１２の厚みと、この抵抗調整部材１１，１２とは流れの特性が異なる支持部材１４の厚みの設定が難しくなるという問題がある。
【０００８】
更に、図８に示すように、支持部材１４の下流側に設けた抵抗調整部材１２は風圧により撓んで、支持部材１４との間に間隙Ｓが生じる場合がある。このような場合には、風の流れに沿った抵抗調整部材１２の厚みが撓みによって変化してしまうため、模型の圧力損失調整用構造体１０Ｘ全体としての圧力特性も変化してしまうので、解析計算による結果と乖離が生じるという問題もある。
【０００９】
この風洞試験等の通風抵抗を考慮した模型試験に関するものではないが、この風洞試験に関係して、自動車排ガスの拡散濃度調査風洞実験用の地表模型において、道路を走行する自動車から連続的に排出される排気ガスを正確に再現する地表模型が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
また、風洞内の模型を支持・変角する支持装置に作用する気流が模型の空力特性に及ぼす影響を少なくするとともに、模型の実機相似性を損うことなく、更に模型変角時の模型中心の移動を少なくする風洞試験模型支持装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−２３２１８２号公報
【特許文献２】特開平０６−３０７９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この対策として、図９及び図１０に示すように、流体Ｆを用いた試験で用いる模型１Ｙの内部を流れる流体Ｆの圧力損失を調整するために、模型１Ｙの内部に配置されて流体Ｆの流れに対する抵抗となって圧力損失を発生する抵抗調整部材１１，１２を配置する模型の圧力損失調整用構造体１０Ｙにおいて、前記抵抗調整部材１１，１２を板状に形成すると共に、前記抵抗調整部材１１，１２を保持する支持部材を設けずに、流体Ｆの流れの方向に沿った断面に関して、一つ又は複数の前記抵抗調整部材１１の一部を折り曲げて箱型形状を形成して、該箱型形状の辺に相当する部位に配置された前記抵抗調整部材１１ａ，１２が流体Ｆの流れの上流側と下流側にそれぞれ配置されるように模型１Ｙの内部に配置して構成することが考えられる。
【００１３】
しかしながら、上流側と下流側に異なった機械的強度を持つ抵抗調整部材１１，１２を採用した場合には、図１１に示すように、上流側の抵抗調整部材１１と下流側の抵抗調整部材１２で撓み量が異なり、抵抗調整部材１１，１２の組合せの厚さ、つまり、流体Ｆが通過する方向の抵抗調整部材１１，１２の累積厚さが一定にならないおそれが生じる。
【００１４】
これに対して、図１２及び図１３に示すように、模型１Ｚの圧力損失調整用構造体１０Ｚにおいて、流体Ｆの流れの方向に沿った断面に関して、空隙３を挟んで流体Ｆの流れの上流側と下流側に抵抗調整部材１１，１２を配置すると共に、上流側の抵抗調整部材１１の下流側の面と、下流側の抵抗調整部材１２流側の面とに、抵抗調整部材１１，１２のいずれよりも圧力損失が小さくかつ撓み強度が高い撓み防止部材２１，２２をそれぞれ当接して配置して構成し、抵抗調整部材１１，１２と撓み防止部材２１，２２のみで上流側と下流側に抵抗調整部材１１，１２を配置すると共に、上流側と下流側の抵抗調整部材１１，１２の機械的強度が異なる場合でも、上流側と下流側の抵抗調整部材１１，１２との撓み量を同じにして、風が通過する方向の抵抗調整部材１１，１２の累積厚さを一定することができる模型の圧力損失調整用構造体、流体試験用模型及び模型の圧力損失調整方法を考えた。
【００１５】
しかしながら、これらの抵抗調整部材１１，１２を空隙３を挟んで上流側と下流側に配置する模型の圧力損失調整用構造体１０Ｙ，１０Ｚにおいて、実際に必要な抵抗特性を持たせるための模型の圧力損失の設定方法の具体的な内容については明確に示さなかった。
【００１６】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、模型の寸法に必要な厚さに左右されずに、圧力特性を設定できるので、圧力調整部材に関して素材選択の自由度が増加し、所望の抵抗特性を持った模型の圧力損失調整用構造体（抵抗体モデル）を容易に製作でき、また、模型に必要な厚さ要件を満足した模型の圧力損失調整用構造体を製作できるので、流速に対する圧力損失の特性が所望の圧力損失の特性と一致した模型となり、比較検証する際の解析計算における結果の精度を向上することができる模型の圧力損失設定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記のような目的を達成するための本発明の模型の圧力損失設定方法は、流体を用いた試験で用いる模型の内部を流れる流体の圧力損失を調整するために、模型の内部に配置されて流体の流れに対する抵抗となって圧力損失を発生する抵抗調整部材を配置する模型の圧力損失調整用構造体における圧力損失設定方法において、流体の流れの上流側と下流側のそれぞれに抵抗調整部材を配置すると共に、両方の抵抗調整部材の間に空隙を設けて構成し、模型に必要な圧力損失の発生量を両方の抵抗調整部材の圧力特性と厚みに基づいて設定し、両方の抵抗調整部材の厚みと前記空隙の幅の和が模型の圧力損失調整用構造体として必要な厚みとなるように前記空隙の幅を設定することを特徴とする方法である。
【００１８】
つまり、模型の圧力損失調整用構造体を前後（上流側と下流側）に配置する抵抗調整部材を単層又は複数の層の積層体で構成すると、流体の流れに沿って圧力はこの抵抗調整部材の内部で連続的に変化する。一方、空隙の圧力変化は抵抗調整部材に比べるとゼロに近い。この２つの圧力特性を持つ部分から模型の圧力損失調整用構造体を構成し、模型の圧力損失調整用構造体全体で必要な圧力損失（圧力変化）を前後面に配置される抵抗調整部材で分配して受け持たせると共に、空隙の幅で模型の圧力損失調整用構造体に必要な厚さになるように調整する。
【００１９】
この構成によれば、比較的簡単な構造で、所望の圧力損失を発生できるとともに、容易に流れ方向の厚みを所望の厚さとすることができる。つまり、模型の圧力損失調整用構造体全体として、要求される厚みで、要求される圧力損失（圧力差）の設定ができる。
【００２０】
また、空隙の幅で、模型用の圧力損失調整部材の厚みを調整できるので、抵抗調整部材の厚みが模型の厚みになるように抵抗調整部材を選定する必要がなくなる。また、抵抗調整部材のみを重ねて圧力特性を測定すれば良く、厚みを考慮しなくてよいので、事前に様々な抵抗調整部材の組合せによる圧力特性及び厚さを測定しておいて、この圧力特性を用いることができるようになる。従って、様々な抵抗調整部材の厚みと組合せに対して事前に測定した圧力特性を利用することで、模型作成時に抵抗を測定する手間を省くことができる。
【００２１】
また、模型に必要な厚さ要件も満足した模型の圧力損失調整用構造体（抵抗体モデル）を設定できるので、流速に対する圧力損失の特性を所望の圧力損失の特性に一致させた模型の圧力損失調整用構造体を製作でき、比較検証する際の解析計算における結果の精度を向上させることができる。
【００２２】
上記の模型の圧力損失設定方法において、前記抵抗調整部材として、表側からの流れと裏側からの流れで圧力損失が変化する抵抗体、単層構造を持つ抵抗体、三次元網目構造を持つ抵抗体のいずれか、あるいはこれらの組合せを用いることで、容易に様々な抵抗を持つ模型の圧力損失を設定することができるようになる。つまり、容易に、必要とされる抵抗特性に模型の圧力損失を設定できるようになる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る模型の圧力損失設定方法によれば、模型の寸法に必要な厚さに左右されずに、圧力特性を設定できるので、圧力調整部材に関して素材選択の自由度が増加し、所望の抵抗特性を持った模型の圧力損失調整用構造体（抵抗体モデル）を容易に製作できる。また、模型に必要な厚さ要件を満足した模型の圧力損失調整用構造体を製作できるので、流速に対する圧力損失の特性が所望の圧力損失の特性と一致した模型となり、比較検証する際の解析計算における結果の精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る実施の形態の模型の圧力損失設定方法を適用する模型の圧力損失調整用構造体の構成を示した模式的な組立て図である。
【図２】図１の模型の圧力損失調整用構造体の構成を示した模式的な側断面図である。
【図３】模型の圧力損失調整用構造体の内部の圧力損失を示す図である。
【図４】模型の圧力損失調整用構造体（通風抵抗体）による風速と圧力損失の関係を示す図である。
【図５】従来技術の模型の圧力損失調整用構造体の構成を示した模式的な組立て図である。
【図６】従来技術の模型の圧力損失調整用構造体の構成を示した模式的な側断面図である。
【図７】支持部材による圧力損失の上昇を示した風速と圧力損失の関係を示す図である。
【図８】従来技術の模型の圧力損失調整用構造体における風圧による撓みで発生した間隙を示した模式的な側断面図である。
【図９】改良発明の模型の圧力損失調整用構造体の構成を示した模式的な組立て図である。
【図１０】改良発明の模型の圧力損失調整用構造体の構成を示した模式的な側断面図である。
【図１１】改良発明の模型の圧力損失調整用構造体に生じる曲げモーメントと撓みを示した模式的な側断面図である。
【図１２】他の改良発明の模型の圧力損失調整用構造体の構成を示した模式的な組立て図である。
【図１３】他の改良発明の模型の圧力損失調整用構造体の構成を示した模式的な側断面図である。
【図１４】他の改良発明の模型の圧力損失調整用構造体に生じる曲げモーメントと撓みを示した模式的な側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る実施の形態の模型の圧力損失設定方法について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では風洞試験における模型を例に説明するが、本発明はこの風洞試験に限定されるものではなく、回流水槽や水槽の試験における模型にも適用できる。
【００２６】
図１〜図３を参考に本発明に係る実施の形態の模型の圧力損失設定方法について説明する。最初に、模型の圧力損失設定方法の説明で用いる典型的な２枚の抵抗調整部材１１，１２で構成される模型の圧力損失調整用構造体１０と２枚の抵抗調整部材１１，１２と２枚のたわみ防止部材で構成される模型の圧力損失調整用構造体１０Ｚについて説明する。
【００２７】
図１及び図２に示すように、この模型の圧力損失調整用構造体１０は、空気（流体）Ｆを用いた風洞試験で用いる模型１の内部を流れる空気Ｆの圧力損失を調整するための構造体であり、模型１のハウジング２の内部に、空気Ｆの流れに対する抵抗となって圧力損失を発生する抵抗調整部材（通風抵抗体）１１，１２を、空隙３を挟んで上流側と下流側にそれぞれ配置して構成される。
【００２８】
この抵抗調整部材１１，１２としては、抵抗調整部材を形成する材料が、密着して厚さ内で連続した特性を示せば良いので、表側からの流れと裏側からの流れで圧力損失が変化する抵抗体、単層構造を持つ抵抗体、三次元網目構造を持つ抵抗体のいずれか、あるいはこれらの組合せを用いることができる。具体的なものとしては金属メッシュとその積層体、金属発泡体等がある。この抵抗調整部材１１，１２は板状に形成される。
【００２９】
なお、図１２〜図１４に示すように、抵抗調整部材１１，１２が撓み易い場合には、撓み防止部材２１，２２を、上流側の抵抗調整部材１１の下流側の面と、下流側の抵抗調整部材１２の下流側の面とにそれぞれ配置して模型の圧力損失調整用構造体１０Ｚを構成する。
【００３０】
この撓み防止部材２１，２２は、板状に形成され、抵抗調整部材１１，１２のいずれよりも圧力損失が小さくかつ撓み強度が高い材料で構成される。この撓み防止部材２１，２２の材料は、例えば、金属メッシュ等である。これらの材料で形成される撓み防止部材２１，２２の厚みや曲げにより、容易に様々な機械的強度を持たせることができる。
【００３１】
次に、図１及び図２の模型の圧力損失調整用構造体１０における、模型の圧力損失設定方法について説明する。
【００３２】
この模型の圧力損失設定方法では、空気Ｆの流れの上流側と下流側のそれぞれに抵抗調整部材１１，１２を配置すると共に、両方の抵抗調整部材１１，１２の間に空隙３を設けて構成し、模型２に必要な圧力損失の発生量を両方の抵抗調整部材１１，１２の圧力特性と厚みｔ１，ｔ２に基づいて設定し、両方の抵抗調整部材１１，１２の厚みｔ１，ｔ２と空隙３の幅Ｂｓの和が模型の圧力損失調整用構造体１０として必要な厚みｔｔとなるように空隙３の幅Ｂｓを設定する。
【００３３】
より詳細には、抵抗調整部材１１，１２の材料には、図３に示すように、単位厚さに対する圧力勾配（図３の「模型」で示す圧力勾配）が、模型の圧力損失調整用構造体１０で要求される、単位厚さに対する圧力勾配（所望の圧力損失／圧力損失調整用構造体の厚み）（図３の「目標」で示す圧力勾配）よりも大きいものを選択する。
【００３４】
そして、抵抗調整部材１１，１２の合計の厚み（ｔ１＋ｔ２）を、所望の圧力損失を抵抗調整部材１１，１２の材料の単位厚さに対する圧力勾配で割り算して求める。また、抵抗調整部材１１と抵抗調整部材１２の厚みｔ１，ｔ２は、合計が割り算で得られた厚みになればよいが、抵抗調整部材１１，１２の材料が撓み難い場合には、例えば、図３に示すように、同じ厚み（ｔ１＝ｔ２）とする。つまり、割り算で得られた厚みの半分の厚みとする。また、抵抗調整部材１１，１２の材料が撓み易い場合には、上流側の抵抗調整部材１１の厚みｔ１を下流側の抵抗調整部材１２の厚みｔ２より厚くする（ｔ１＞ｔ２）。
【００３５】
このようにした場合には、上流側及び下流側の圧力損失を合わせた合計値が全体として必要な圧力損失分になっていれば良く、この時点では抵抗調整部材１１，１２の厚みは特に制限されず、出来上がった厚みそのものでよい。
【００３６】
また、図１２〜図１４の模型の圧力損失調整用構造体１０Ｚにおける、模型の圧力損失設定方法では、撓み防止部材２１，２２を、上流側の抵抗調整部材１１の下流側の面と、下流側の抵抗調整部材１２の下流側の面とにそれぞれ配置しており、この場合は、抵抗調整部材１１，１２の厚みｔ１，ｔ２に撓み防止部材２１，２２の厚みｔ３，ｔ４を加え合わせた厚み（ｔ１＋ｔ３），（ｔ２＋ｔ４）の新たな抵抗調整部材（１１＋２１），（１２＋２２）が前述の上流側及び下流側の抵抗調整部材１１，１２に相当する様に設定する。即ち、従来の空隙のない密着した積層状態で圧力損失を設定する場合と同様に、上流側、下流側それぞれ個別に必要な圧力損失が得られていれば良く、この時点で撓み防止部材２１，２２を含む新たな抵抗調整部材（１１＋２１），（１２＋２２）の厚み（ｔ１＋ｔ３），（ｔ２＋ｔ４）は特に制限されない。
【００３７】
そして、図１及び図２の模型の圧力損失調整用構造体１０として必要な厚みｔｔから、両方の抵抗調整部材１１，１２の厚みｔ１，ｔ２を引き算することにより、空隙３の幅Ｂｓを算出する。つまり、Ｂｓ＝ｔｔ−（ｔ１＋ｔ２）となる。なお、図１２〜図１４に示すように、撓み防止部材２１，２２を設けた場合には、模型の圧力損失調整用構造体１０として必要な厚みｔｔから、両方の抵抗調整部材１１，１２の厚みｔ１，ｔ２を引き算し、更に、撓み防止部材２１，２２の厚みｔ３，ｔ４を引き算することにより、空隙３の幅Ｂｓを算出する。
【００３８】
これらの抵抗調整部材１１，１２の厚みｔ１，ｔ２と空隙３の幅Ｂｓを有して、図１に示すように、上流側の抵抗調整部材１１と下流側の抵抗調整部材１２を配置して、模型の圧力損失調整用構造体１０を構成する。これにより、図３に示すような圧力損失（「模型」で示した線）を有する模型の圧力損失調整用構造体１０を製作できる。なお、図３の「目標」で示した線は、所望の圧力損失の圧力勾配を示す。
【００３９】
あるいは、これらの抵抗調整部材１１，１２と撓み防止部材２１，２２の厚みｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４と空隙３の幅を有して、図１２に示すように、上流側の抵抗調整部材１１、撓み防止部材２１、下流側の抵抗調整部材１２、撓み防止部材２２を配置して、模型の圧力損失調整用構造体１０Ｚを構成する。
【００４０】
これらの構成によれば、比較的簡単な構造で、所望の圧力損失を発生できるとともに、容易に流れ方向の厚みを所望の厚さｔｔとすることができる。また、空隙３の幅Ｂｓで、模型の圧力損失調整部材１０の厚みを調整できるので、抵抗調整部材１１，１２の厚みｔ１，ｔ２の合計、又は、抵抗調整部材１１，１２の厚みｔ１，ｔ２と撓み防止部材２１，２２の厚みｔ３，ｔ４の合計が模型の厚みｔｔになるように抵抗調整部材１１，１２を選定する必要がなくなり、様々な抵抗調整部材１１，１２の厚みｔ１，ｔ２と組合せに対して事前に測定した圧力特性を利用できるようになり、模型作成時に抵抗を測定する手間を省くことができる。
【００４１】
また、模型１に必要な厚さ要件も満足した模型の圧力損失調整用構造体（抵抗体モデル）１０，１０Ｚを設定できるので、流速に対する圧力損失の特性を所望の圧力損失の特性に一致させた模型の圧力損失調整用構造体１０，１０Ｚを製作でき、比較検証する際の解析計算における結果の精度を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の模型の圧力損失設定方法は、模型の寸法に必要な厚さに左右されずに、圧力特性を設定できるので、圧力調整部材に関して素材選択の自由度が増加し、所望の抵抗特性を持った模型の圧力損失調整用構造体（抵抗体モデル）を容易に製作でき、また、模型に必要な厚さ要件を満足した模型の圧力損失調整用構造体を製作できるので、流速に対する圧力損失の特性が所望の圧力損失の特性と一致した模型となり、比較検証する際の解析計算における結果の精度を向上することができる。そのため、本発明の模型の圧力損失設定方法は、自動車や航空機や建造物等の空洞試験や回流水槽試験や水槽試験等で使用する模型の圧力損失設定方法として利用できる。
【符号の説明】
【００４３】
１  模型
２  ハウジング
３  空隙
１０，１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ  模型の圧力損失調整用構造体
１１，１２  抵抗調整部材
１４  支持部材
２１，２２  撓み防止部材
２１ｂ  端部
２１ｃ  先端
Ｂｓ  空隙の幅
Ｆ  空気（流体）
ｔ１，ｔ２  抵抗調整部材の厚み
ｔ３，ｔ４  撓み防止部材の厚み
【図１】
2011038805.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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