ふうどう じっけんしつかぜの ながれを みてみよう

みるむき
みえかた
よこ から みた ところ
くうきの ていこう0
うきあがる ちから0

この じっけんは「2次元(にじげん)」です

どんな じっけん?

ものを たてに すぱっと きった「きりくち」のまわりを、かぜが ながれる ようすを みています。 えを うごかして いるのでは ありません。ほんとうに くうきの ながれを けいさんしています (かくし ボルツマンほう)。だから かたちを かえると、けむりの ながれも すうじも ちゃんと かわります。

2次元だから いいこと

  • ながれが まるごと 見える。ほんものの ふうどうでは けむりを ふきこんだ 一部しか 見えませんが、ここでは うずも あつりょくも ぜんぶ 色で 見えます。
  • すぐ くらべられる。かぜの はやさを そろえて、くるま と はこ の ていこうを その場で くらべられます。
  • とめて じっくり 見られる。「とめる」で うずの かたちを ゆっくり かんさつ できます。

ちゅうい する ところ

  1. おくゆき が ありません。じっさいの くうきは ものの よこ を すりぬけて にげられますが、 2次元では にげ場が なく、上下にしか まわりこめません。そのため ていこうは ほんものより 大きめに 出ます。
  2. 「うえ」から見た ひこうき・つばさ は とくに ちゅうい。 つばさは よこに ひろがった 板です。上から きった 面の まわりを かぜが ぐるっと まわりこむ ことは、じっさいには ありません。 上から見て 出る「うきあがる ちから」は ほんとうの ようりょく(とぶ ちから)では なく、 よこに おされる ちから です。 ひこうきが とぶ しくみは「よこ」から見た つばさ で しらべて ください。
  3. 3次元の うずは 出ません。つばさの さきに できる うず(よくたんうず)や、 くるまの うしろの ねじれた うずは 2次元では 生まれません。 ここに 出る うずは、まっすぐ 上下に ならぶ かたち(カルマンうず)に なりやすいです。
  4. じめん が ありません。くるまは くうちゅうに うかんだ じょうたい で けいさんして います。 じっさいの くるまは じめんとの あいだの ながれが 大きく きいて います。
  5. すうじは 「めやす」 です。ニュートン(N)のような たんいの ある 力では ありません。 おなじ かぜの はやさで、かたち どうしを くらべる ために つかって ください。
よく あう ところ: ボールの かいてん(マグヌスこうか)や、 まるい ものの うしろに できる うずの ならびかたは、2次元でも じっさいの げんしょうと よく にた ふるまいを します。カーブや バナナシュートの せつめいには そのまま つかえます。
せんせいへ: 計算は D2Q9 の格子ボルツマン法、力は運動量交換法で求めています。 レイノルズ数は実物よりかなり小さく(計算を安定させるため)、実車の高速走行そのものの再現では ありません。表示値は約8秒の移動平均で、うずの周期的な変動をならしています。 「よこ」と「うえ」で同じ物体の数値が違うのは、断面の形(前面の高さ)が違うためで、 どちらか一方が正しいという意味ではありません。

じぶんで かいてみよう

かぜは ← ひだり から きます。まえ を ひだり むきに して かいてね