ボルテックスジェネレーターに挑戦した話

皆さんは「ボルテックスジェネレーター」というモノをご存知でしょうか？

当方はコペンをＤＩＹで弄ってる際に知ったのですが、こういう薀蓄満載のパーツが大好きです。
（それで効果も体感できればなお良しなんですが）
とりあえず過去にＤＩＹした事ですので記載していきたいと思います。

ボルテックスジェネレーターってなんなんだ？って方は右下の「more]をドゾ

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まず、ボルテックスジェネレーター（以下ＶＧ）とは何ぞや？ですが、当方も調べながら記載ですので間違ってたらゴメンナサイ。

元々は航空機（軽飛行機やグライダーなど飛行速度が遅い機種）の技術で「乱流翼」と呼ばれる翼形状。
その乱流翼についている突起（タービュレーター又はＶＧ）が、渦発生器（ボルテックスジェネレータ）です。

では、なぜそんなモノをわざわざ翼につけるのか？
それは突起によって乱流をわざと起こし翼面を常時乱流境界層に保つ為です。

乱流境界層と層流境界層とは？

層流とは、ここでは空気の流れですが翼面・自動車では車体ボディーの大して平行に流れる空気の事です。
空気というモノは粘性を持ち、翼面・ボディー付近と少し離れた空間では、流れる速度が違います。
（飛行機にしろ自動車にしろ空気の中を自発的に移動するので、空気が勝手に周りを流れる訳ではありませんが、説明の便宜上このように書いています）
その空気の流れがだんだん速くなると、ある時からボディ等より流れが離れてしまいます。これを境界層剥離と呼びます。

対して乱流境界層ですが、層流のスムーズな流れではなく渦を巻くような小さな流れがあり、層流よりも境界層剥離しにくいという特徴があります。

ちなみに境界層剥離したらどうなるのか？飛行機の場合なら失速し翼が揚力を失う、墜落する危険がある。
自動車の場合は墜落はしませんが、特にルーフ後端部分で問題となる。
空気の流れがリアウィンドウ上部辺りで唐突に途切れ、ちょうどトランク上から車両後方あたりで負圧を発生させる。
レースなどで有名なスリップストリームは、この車両後方に発生する負圧に引っ張られる現象、それを利用したテクニックだが、当然負圧を発生させている車両にも、後ろに引っ張る力が発生する事になる。
極低速であれば大きな問題にはなりませんが、速度が上がるに連れ負圧も大きくなっていきます。
したがって、この部分の負圧をなるべく小さくするよう空気の流れをボディーに沿って流す、整流する事が肝心。
（悪い事ばかりのようだが、車両後方に発生する負圧は、上手く利用できる。例えば、車体下を流れる気流をこの負圧でもって後ろへ引っ張る事が出来れば、より多くの空気を車体下に流す事ができる。そうすると、車体下部に強力なダウンフォースを発生させて、車体の安定化が期待できる）

なお、簡単な確認としては、雨の日のリアウィンドウの水滴の動きを見ればよくわかります。
走行中なのに微動だにしない水滴。つまりはリアウィンドウ付近は空気の流れがないという事。
（偉そうに書いていますが、ＶＧを一応付けてみたにも関わらず、当方のコペンも水滴は微動だにしません。コペンの場合、ルーフをトランクに収納する事もあり、あまり大きくしかもルーフの前寄りには付けられない事情がありまして、なんていい訳ですね）

まだ、ＶＧに興味が湧かない方にはもう１つ例を挙げるなら、トランクにウィングを装備している車両がありますが、ウィングは空気に流れの中にあって始めて効果が出せるわけです。
効果＝ダウンフォースを発生させてリアを安定させる訳です。ＦＲなら駆動輪を押し付ける＝トラクションを稼ぐ訳ですな。
では、ルーフを流れてきた気流がリアウィンドウ上部でサッサと剥離し離れてしまったらどうなるのか？
リアウィングに気流を当ててダウンフォースを発生させたいのに、効果半減か下手をすればお飾りのウィングになってしまって単に重いだけになってしまいます。

ウィングが無い場合でも、ボディに沿って流れる気流は高速走行時の安定性、空気抵抗の軽減による燃費向上の効果も期待できます。

さて、大体の効果が分かって面白そうだし費用も掛らないヒマ潰しに持って来いなＶＧを取り付けしてみます。

これは、ちょうどリアウィンドウ上部辺りです。ルーフ上を流れる気流がちょうどこの辺りで剥離するはずなんですが？
画像で見ると良く分かりますが、たぶんこの位置はＮＧですね、傾斜がキツイ場所で剥離場所はもっと前方になるはずです。実際フロント側から見てもＶＧは視認できません。あくまで空気の流れの中に設置して乱流の渦を作るのがＶＧですから。その証拠にウィンドウに着いた水滴は動く事はありません。

ちょっと引いてリアウィンドウ左右と、テールランプ前方にも設置。

そしてドア前方と写っていませんがリアタイヤ前方とドアミラー内側にもあります。

これらの設置場所についてですが、闇雲に付けた訳ではなく一応トヨタＦＴ86のオプション装備である「エアロスタビラジングフィン（トヨタ版ボルテックスジェネレーター）の取り付け位置を参考にしています。
ボディ左右につけた場合、高速走行時の直進性が向上する、予定です。
ただ、取り付けたものが汎用ファッションパーツなので小さい為、効果としては未知数。

で、今回ブログに掲載するので、プラシーボじゃまずいので効果が感じられる取り付けについて少々実験というか検証してみたいと思います。

実験としては一番効果が見えやすい
「ルーフ上部にＶＧっぽいモノを取り付けして雨天時の走行でリアウィンドウの水滴の動きに変化が見られるか？」

という事で行ってまいります。
ボディ左右のＶＧだと効果としては直進安定性という事になってくるのでイマイチ体感しづらいかと。
リアウィンドウの水滴なら、すぐ分かりますからね（ただ、雨が降らないといけませんが）

黄色丸は以前取り付けして全然効果無しな位置のＶＧで、赤丸が実験用ＶＧです。

アクリル三角棒で3ｍｍです。

この、横棒的なものは「トリッピングワイヤー」と呼ばれるもので、ＶＧと同様、乱流を発生させて剥離を遅らせる方法の一つみたいです。

（ただ、いろいろ調べましたが難しい論文ばかりで「これがトリッピングワイヤー」というモノは今ひとつわかりませんでして、自作したという方のものを参考に棒状のものをトリッピングワイヤーと書いています。まぁ乱流を発生させればいい訳で、取り付け等考えれば一番簡単な方法ではあります。思うに、スポイラーみたいに空気を引き離しては意味が無く、あくまで気流の中に乱れを生めばいいので、あまり大きなものではいけないのでしょう）

3ｍｍと言うと、すごく小さいみたいですが航空機の場合、翼に対して非常にＶＧ自体も小さいのでまんざら悪くないかも。
その分速度も違いますが、実験ですから失敗して当然と言う事で。

週間天気予報では暫く晴天（現在2015年04月28日）みたいですので、時間あるときにもう少し大きいサイズのモノも準備したいと思っています。
このアクリル棒はボンネットダクトの雨水進入を防ぐ為購入したのですが、随分余ったので思いつきで利用する事にしました。
それと、本来実験ですので以前つけたＶＧは一度外すべきですが、面倒なんでそのまま放置。

車両前方よりの画。
ルーフの表面を流れた気流が当たるように取り付けしてみました。空気当たらなきゃ乱流とか無いですもんね。

実は、以前のＶＧを外さなかったのは面倒と言うのもあるのですが、最初のトリッピングワイヤー的なモノに気流が当たって乱流化しボディに沿って流れて後方のＶＧに当たってくれたらいいなぁという淡い期待があって外しませんでして。

この状態で、次の雨天時まで通勤して実験開始したいと思います。
実験結果については、またご報告させていただきます。

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