JP2009504474A - 乱流フォイル - Google Patents

Abstract

本発明は、前進運動する物体の空気抵抗を減少させるための層体１に関するものであり、層体１は、第１方向Ｒに***している面２のパターンと、第１方向に対してある角度をなしている第２方向に、面の間を走っている、チャネル３と、を備えている。フローは、チャネル内にマイクロスケールで生成され、それは、面上の主要なフロー中の乱流の発生を減衰し、それにより、空気抵抗を減少する。

Description

本発明は、前進運動する物体の空気抵抗を減少させるための、層体に関するものである。例えば、乗り物等の前進運動する物体では、空気摩擦を最小限にするのが望ましい。何故なら、それにより、乗り物の前進運動に関して、最適性能を得ることができるからである。乗り物等の運動する物体の性能は、空気抵抗による大きな影響を受ける。空気抵抗は、速度と、その上にフローが起こる面と、に依存する。加えて、いわゆるＣＷ値が、空気抵抗において重要である。ＣＷ値は、物体のデザイン、及び、空気がこの物体に沿ってどのようにフローするか、に関する、特性値である。

空気が物体に沿ってフローする状態は、空気抵抗に対しても重要である。空気が物体に沿って層流状態でフローする場合、抵抗は、空気が物体に沿って乱流状態でフローする場合よりも、小さくなる。その状況は、前進運動するあらゆる物体において起こるものであり、そこでは、到着エアーフローが、層流であり、物体表面のある場所において、乱流エアーフローへと変えられる。層流から乱流への変移点が後部であればあるほど、空気抵抗は、小さくなる。

本発明の目的は、前進運動する物体上に設けることができ、且つ、それを用いて空気抵抗を減少することができる、層体、を提供することである。

この目的は、第１方向に***している面のパターンと、第１方向に対してある角度をなしている第２方向に、面の間を走っている、チャネルと、を備えた、層体、を用いて実現される。

***面は、空気が、***面の端部の所まで導かれ、且つ、次の***面への移行の所で、チャネルへ入ることを、確実にしている。チャネルでは、空気がマイクロスケールで乱流になる。***面によって、層流フローが、チャネル内にマイクロスケールで生成される。この層流フローは、物体上の主要なフロー中で乱流が始まる可能性が減衰されることにより、層流フローと乱流フローとの間の変移点を、フロー方向のより遠くへ移動できることを、確実にしている。ある角度で走っているチャネルによって、これらの乱流フロー領域は、表面上で均一に分布され、それにより、均一の減衰効果をもたらす。

好ましい実施形態では、第１方向と第２方向とは、３０度と６０度との間、好ましくは４５度の、角度をなしている。他の実施形態では、各面は、第１方向に走っている溝を、少なくとも１つ備えている。フローの間、幾分かの空気は、この溝を通り、そして、面の間のチャネルの１つに流れ出ると、これらのチャネル内の乱流フローが吹き飛ばされることを、確実にしている。それにより、減衰効果に貢献するこの乱流エアーのフローが生成され、したがって、フローの方向に見られるように、主要なフロー中の層流フローと乱流フローとの間の変移点を、更に後部へ移動させる。

少なくとも１つの溝の幅は、好ましくは、０．１〜１ｍｍの範囲である。

本発明による層体の、他の好ましい実施形態では、隣接する面の間の第１方向のピッチ間隔と、物体の所望の巡航速度との、商が、実質的には、２０〜６５ｋＨｚである。異なる***面の間の高さの交互変化によって、音を発生させる可能性のある振動が、空気中で発生する。これらの振動の発生は、同様に、空気抵抗を引き起こすため、望ましくない。物体の所望の巡航速度となるように面の間の間隔を変化させることによって、最小限のエネルギーがここで消耗されるように、生成される振動を選択することが可能である。このエネルギー消費は、約２０〜６５ｋＨｚの振動数で最小であることが、知られている。

本発明による層体の、更に他の実施形態では、層体は、フォイルである。フォイルは、好ましくは、ＰＶＣ基層及びテフロン（登録商標）上層を備えている。上層を軽くかすめている空気中の粒子は、テフロン（登録商標）上層に沿った空気のフローを介して、静電気を帯びる。その利点は、この静電的に帯電した空気層体が、その上方にある空気とは異なる粘度を有し、それにより、摩擦の発生する可能性を減少させることである。

本発明のこれらの及び他の特徴が、添付の図面を参照して、更に明らかにされる。

層体１は、多数の分離した面２を有しており、面２は、Ｒ方向に***している。

面２は、溝４を、更に備えている。

図２は、図１の層体１の断面図である。空気フローＬがＲ方向に層体１上を通過する場合、渦巻きＴがチャネル３内に生成され、それは、減衰効果をもたらす。それ故、この渦巻きＴの上方の空気層Ｌは、乱流の兆しが起こるとすぐに、減衰する。それ故、空気層Ｌは、より長い時間、層流のままであり、それにより、この層体１が設けられている物体の空気抵抗は、減少する。

図３は、図１の層体１の上面図である。空気がＲ方向に層体１上をフローする場合、渦巻きは、図２に示されるように、チャネル３内で発生する。面２に設けられた溝４を通って、フローＳが発生し、フローＳは、チャネル３にこの乱流を分布させる。これにより、チャネル３内の乱流エアーの減衰効果は、層体１に沿ってフローしているエアーを、同様の形で減衰させ、したがって、層流エアーと乱流エアーとの間の変移を遅らせ、それによって、低い空気抵抗を生成する。Ｒ方向に示される２つの連続する面２の間のピッチ間隔Ｘは、間隔Ｘと、この層体が設けられた物体の所望の巡航速度との、商が、実質的には２０〜６５ｋＨｚに等しくなるように、選択される。そのような値において、空気振動の発生によるエネルギー損失は、最小である。

本発明による層体１が、乗り物、例えば自動車に、設けられる場合、面のピッチ間隔及びその方向性は、自動車の表面上の空気フローに適応できる。それ故、種々の態様が、最低限の空気抵抗を得るために、更に最適化できる。これにより、エンジンの出力は、より良く利用され、また、この出力は、より低い燃料消費量又はより高い最高速度のどちらか一方を得るために、使用できる。

本発明による層体の一実施形態の斜視図である。 図１による層体の断面図である。 図１による層体の上面図である。

Claims (7)

1. 前進運動する物体の空気抵抗を減少させるための層体であって、
   第１方向に***している面のパターンと、
   第１方向に対してある角度をなしている第２方向に、面の間を走っている、チャネルと、を備えている、ことを特徴とする層体。
2. 第１方向と第２方向とが、３０度と６０度との間、好ましくは４５度の、角度をなしている、ことを特徴とする請求項１記載の層体。
3. 各面が、第１方向に走っている溝を、少なくとも１つ備えている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の層体。
4. 少なくとも１つの溝の幅が、０．１〜１ｍｍの範囲である、ことを特徴とする請求項３記載の層体。
5. 隣接する面の間の第１方向のピッチ間隔と、物体の所望の巡航速度との、商が、実質的には、２０〜６５ｋＨｚである、ことを特徴とする前記請求項のいずれか１つに記載の層体。
6. 層体が、フォイルである、ことを特徴とする前記請求項のいずれか１つに記載の層体。
7. フォイルが、ＰＶＣ基層及びテフロン（登録商標）上層を有している、ことを特徴とする請求項６記載の層体。

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