風洞実験による車両表面の空気抵抗測定

車両下部表面の凹凸の空気抵抗を風洞実験により評価しました。その結果、車両下部表面の凹凸による空気抵抗は、無視できない大きさであることがわかりました。

新幹線のような車両表面の平滑化が進んだ車両では、車両下部表面の塞ぎ板の継ぎ目や取り付け用のボルト頭などの凹凸(図1)の空気抵抗が無視できない大きさになっている可能性があります。そこで、車両下部塞ぎ板の凹凸の空気抵抗を測定する風洞実験方法を開発し、凹凸の空気抵抗を評価しました。

流速測定概念図
図1 現車の車両下部表面の凹凸

空気抵抗の測定精度をあげるために、風洞実験において現車の車両下部の流れ場を再現しました(図2)。

図2 車両下部流れ場の再現

現車の車両下部表面を参考にして、風洞実験用の車両下部表面の模型を製作し、各々の形状の空気抵抗を測定しました(図3、図4)。

図3 車両下部表面の凹凸を再現した模型
図4 車両下部凹凸の空気抵抗を評価する風洞実験

風洞実験結果から、波板+L型押さえ板の空気抵抗が最も大きく0.6%程度となることがわかりました。この凹凸形状が各車両に10箇所ある場合には、空気抵抗は6%程度となり、無視できない大きさになることがわかりました。

図5 各凹凸形状の空気抵抗
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