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
- 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。
- 「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。
- 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。
- 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。