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クルマの燃費を左右する「乱流拡散」とは?

クルマが走る時、空気抵抗が生まれ、燃費に影響を与えることはよく知られています。しかし、空気抵抗の中にも、燃費に大きく関わる「乱流拡散」という現象が存在します。 乱流拡散を理解するには、まず空気の流れ方である「層流」と「乱流」の違いを知る必要があります。 層流は、空気が規則正しく、層状に流れる状態のことです。まるで、何枚もの薄い板が平行に滑らかに動いている様子を想像してみてください。 一方、乱流は空気が不規則に、渦を巻きながら流れる状態を指します。これは、川の流れが速くなると、水面が波立ち、複雑な動きを見せる様子に似ています。 層流と乱流、どちらが良い・悪いと一概に言えるわけではありませんが、燃費という観点では、層流の方が有利に働きます。なぜなら、乱流は層流に比べてエネルギー損失が大きく、空気抵抗が増加してしまうからです。そして、この乱流によって引き起こされる抵抗増加現象こそが「乱流拡散」なのです。
設計に関する用語

車の燃費を劇的に変える「境界層制御」とは?

私達が普段何気なく乗っている車。その車の燃費性能は、実は空気との戦いによって大きく変わってくるのです。車にとって空気は抵抗を生み出すやっかいな存在。空気抵抗が大きければ大きいほど、車は多くのエネルギーを消費し、燃費が悪化してしまうのです。 車を動かす時、エンジンが生み出すエネルギーの多くは、この空気抵抗によって失われてしまいます。 空気抵抗を減らすことができれば、車の燃費を向上させることができるというわけです。
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車の燃費を左右する?「層流」の基礎知識

私たちが普段何気なく目にしている「流れ」。実は、流れには大きく分けて「層流」と「乱流」の二つの種類があります。コーヒーにミルクを注いだ時にできる模様や、煙突から出る煙の形など、流れが作り出す模様は、このどちらの性質が強いのかによって大きく変わってきます。 「層流」とは、読んで字のごとく、流体が規則正しく層を成して流れる状態のことです。まるで、何枚もの薄い板が平行に滑りながら移動していく様子を想像してみてください。この時、それぞれの層は混ざり合うことなく、スムーズに流れていきます。川の緩やかな流れや、インクを静かに水に落とした時の様子などが、層流の良い例と言えるでしょう。 一方、「乱流」は層流とは対照的に、流体が不規則に混ざり合いながら流れる状態のことを指します。層流のように整然とした様子はなく、渦や乱れが至る所に発生します。川の激流や、飛行機雲の複雑な形状などは、乱流によって生まれます。 一見すると複雑な流体の動きですが、層流と乱流の違いを理解することで、身の回りで起こる様々な現象をより深く理解することができます。そして、この違いは、実は私たちの生活に密接に関わる「車の燃費」にも、大きな影響を与えているのです。
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車の空気抵抗と境界層の関係

車が走行すると、車体表面に沿って空気の流れが生じます。この流れは、車体から離れるにつれて次第に速くなり、最終的には走行する車の速度に近づきます。しかし、車体表面に非常に近い領域では、空気の粘性のために流れが遅くなり、速度はほぼゼロになります。 この、空気の流れが遅くなっている車体表面近くの薄い層を境界層と呼びます。