自然風＝乱流を研究し、自然環境と
共生できるテクノロジーの未来へ。

構内の研究所に設置されている大型風洞装置

学生が製作した中型風洞装置。測定部での風速を熱線流速計を用いて測定することで、風速変動のメカニズムや特性を詳しく調べることができます。

【大谷】僕が担当しているのは中型風洞装置の設計です。先輩から引き継がれた装置なのですが、まだまだ改良の余地があり、層流（＝規則正しい風）を流すだけでも多くの時間を費やしました。次の段階として、変動装置をつけて乱流の再現を試みていますが、送風機の羽根のプログラミングの修正や、空気の流れを均一に制御する整流部のハニカム構造の微調整など、少しずつ直しては測定する作業を繰り返しています。

【上田】実は構内の研究所には大型の風洞装置があります。僕はそれを使い、風が流れる部分に格子を設置することで起こした乱流の特性を、中型風洞装置で再現することを行っています。方法としては、測定部に円柱を設置し、圧力作用で生まれる風の抗力や、円柱の後方に形成される後流を計測します。その結果が中型風洞装置を使った際も同じであれば、風を再現できたといえるわけです。

【平田】二人が進めてくれて出た結果を評価するのが僕の担当です。通常、大気乱流は大きなスケールの渦から小さなスケールの渦へとエネルギーが輸送されます。よくわからない“風”を理解するためには、このエネルギー輸送を波数空間で考察して、風を構成するエネルギーを数値化し、比較や評価を行います。それと並行して、校舎の屋上に設置されている超音波風速計で計測した、時系列の風速の変化を風洞装置で再現することにも取り組んでいます。

計測データはグラフに落とし込んで比較検討します。上の図は、小型風洞装置に取り付けた風速変動装置による模擬結果と自然風との比較です。2024年度の卒業生が行った小型風洞での実験結果なのですが、現在はこれを中型風洞で再現することを目標としています。図からは、特に低風速域で自然風と生成風との差異が大きいことがわかります。