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2019年01月01日

フロービズ:F1技術解説

Tech Explained | Flow viz

フロービズ詳細解説:F1技術解説

現代のレーシング空気力学においては、コンピュータの技術と能力が向上し続けているため、研究開発は計算流体力学(CFD)などの数値的方法に注力されている。しかし、空力学的パフォーマンスのための気流特性の観察および最適化や相関研究のためのデータ収集にとって、風洞は依然としてかけがえのないツールである。

風洞は、空力学的性能のための流れの特徴を調べ、最適化し、相関研究のためのデータを捕捉するための貴重なツールである。

2018年のハンガリーF1テストでは、ウィリアムズのフロント・ウィングに2色のフロービズが使用された
今年のハンガリーF1テストでは、ウィリアムズのフロント・ウィングに2色のフロービズが使用された。

風洞テストおよびトラック・テスト中のこれら流動場の性質をよりよく理解するために、調査中の領域近くの気流に染料、煙、顔料を適用することで、気流を「可視化」することができる。これによって、流線の方向や表面からの気流分離など、気流の挙動の詳細が明らかになる。

この気流可視化はふたつのカテゴリ、1. 表面の可視化、2. 表面外(表面から離れた場所)の可視化に分けることが出来る。

1. 表面の可視化は、(フロービズのような)蛍光染料、オイル、特殊な粘土混合物などをモデルあるいはマシンの表面に適用する。走行後、これらの飛び散った跡を外観検査すれば、エンジニアは境界層、推移と分離の状態に関する貴重な情報を得ることができる。

2. 表面外の可視化は、煙の粒子、油滴、ヘリウム入りシャボン玉などの痕跡を利用し、モデル表面から離れた場所で発生する流動現象に関する情報を得る。

いずれの方法も、適切な照明とカメラのような記録装置を必要とする。

フロービズとは何か?

フロービズは、気流可視化あるいは気流可視化媒体の略である。

ではなぜこれが使われるのか? F1マシンの空力学的形状を設計する過程において、風洞とCFDシミュレーションとトラック走行を相関させるためにデータを集めるのは尽きることがない問題である。マシンがトラックを走行中に気流がどのようにふるまうかを正確に分析することは、マシンの開発サイクルにおいて重要な部分を占めており、だからこそマシンには、圧力を測定するために使用されるピトー管など、クロスチェックと検証のためのデータを集める各種の空力学的計測ツールがしばしば搭載されるのだ。

フロービズは事実上、興味のある表面に塗られたコーティングで、マシンがトラックを走行する間に気流と相互作用して目に見える情報を提供する。フロービズ・ペイントは、オイル(通常はパラフィン)と蛍光顔料の混合物である。オイルは軽くすぐに乾くので気流によって運び去られる一方で、明るい色の顔料が表面に残り、気流の方向を示すパターンを形成する。

フロービズ・ペイントは通常、スプレーボトルかブラシで表面に塗られる
フロービズ・ペイントは通常、スプレーボトルかブラシで表面に塗布される

F1では、フロービズは特にトラック・テストやレース週末のフリー走行中などで広く利用されている。というのも、ボディ表面および表面に近い場所の気流パターンを可視化することは、空力学的パフォーマンスの改善にとって非常に有用な情報を提供してくれるからだ。

エンジニアはフロービズ・ペイントを、関心のある部品に塗り、マシンをショートランに送り出す。マシンがガレージに戻ってくると生じたパターンを慎重に撮影し、ファクトリーに送って分析する。これは、モデルマシンあるいはマシンの表面の気流パターンを素早く明確に知る効果的な方法であるが、ものすごく汚れる!

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フロービズ
フロービズとは何か | フロント・ウィング

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