空力シュミレーションソフト Java Foil
目に見えない空気の流れや圧力分布をシュミレーション出来るフリーソフトを見つけましたのでご紹介します。

ソフトは以下のサイトの右メニューの下から3番目よりダウンロード出来ます。
http://www.mh-aerotools.de/airfoils/index.htm
(英語のサイトなのでダウンロードは翻訳しながら自己責任でお願いします)


ここで紹介しているのはあくまで自分なりに使用してみ解釈した使い方ですので本来の正しい使用方法とは異なる可能性が高い事をご了承下さい。



先ずはベースとなる翼断面を右上のプルダウンメニューから選びます。


全種類見てみましたが、最初に表示されている
「NACA 4-digit(e.g)2412」 で問題無いと思います。


選んだ翼断面を下部のAirFoil Shapeに表示させるには
「Create AirFoil」をクリックします。


するとAirFoil Shape欄に選んだ翼断面が表示されます。

表示されるのは飛行機用(?)の上下対象の翼断面です。


これをリヤウイングのような形状に変更するには
「Camber f/c:」の欄に「-」(マイナス)を付けた数値を入力します。

とりあえずここでは「-5」を入力してみます。

入力したら再度「Create AirFoil」をクリックします。


みるからにGTウイングのような断面になりました(笑)


ウイングの厚みを調整したい場合は
「Thickness t/c:」に適当な数値を入力し、
「Create AirFoil」をクリックします。


数値が小さいほど薄く、数値が大きいと厚くなります。


ウイング断面の形状を微調整したい場合、
画面の一番上にある「Modify」をクリックします。


この画面では断面図に表示されている「コントロールポイント」をマウスで自由に動かして好きな形状に変更することが出来ます。


ウイングに限らず「帽子」の空力なんかも調べられるかもしれませんね(笑)


ウイングの角度変更も自由自在です。


「Rotate」
の欄に「−」を付けた数字を入れると前下がり、数字だけを入れると後下がりになります。


数値を入力し「Rotate」ボタンを押すと押す度に入力した数値分変化します。
つまり「-1」と入力すればボタンを押すごとに1度ずつ角度が付いていくわけです。


断面図に表示されているコントロールポイントで仲間はずれになっているポイントが回転の中心になっています。
このポイントは「Flap Chord xf/c:」の数値を変える事で移動できます。


ここでいよいよこのJavaFoil の特徴的な画面で空力を目で見ることにします。


画面一番上の「Flowfield」ボタンをクリックし、画面下にあるチェックボックスの
「black Tufts」「Colored Pressure Field」「streamlines」にチェックを入れます。


チェック後その下にある「Analyze It!」ボタンをクリックすると自分が作ったウイング形状と空気の流れが色付きで表示されます。


赤味が強いほど圧力が高く、青味になるにつれて負圧になっているようです。


ほぼ水平のこの状態でもウイング上部に圧がかかり、下部には負圧が発生している事が視覚的に理解できますね。


ここでひとつ実験。

「ガーニーフラップ」というGTウイングの後端につけるパーツの効果を検証してみることにしましょう。

コントロールポイントを引っ張ってフラップの形状を作っても良いのですが、
「Flap Deflection δ:」に「−」を付けた任意の数値を入れ、その上の
「Flap Chord xf/c:」に曲げたい位置を入力します。

ここでは「Flap Deflection δ:」に「-45」、「Flap Chord xf/c:」に「10」と入力してみました。
(後端から翼全長の10%の位置を上に45度曲げるという意味らしい)

ウイングの後ろ側がカクンと上に持ち上がります。


この状態で「Flowfield」画面に行くと・・・


上下の圧力差がもの凄い事になっています(驚)


上の方に表示されている細かい数字の意味は分かりませんが
強烈なダウンフォースを発生しそうな色具合ですね。


もっときめ細かい画面にしたい場合は
左上の「Steps in x-Direction」「Steps in y-Direction」にもっと大きい数値を入力します。


あまり大きい数字にすると読み込みに時間がかかりますので50〜80程度の方が良いかもしれません。


「Modify」画面でコントロールポイントを直接動かして形状を変えたい場合、
あまりにもポイント数が多くて面倒なだし、凸凹になってしまうといった場合にはコントロールポイントを減らす事が出来ます。


左の一番上の「Number of Points」の数値を小さくすれば少なくなります。

(標準は51になっているのでここを20〜30にすると作業性が良いです)


数を減らすとカクカクした形状になりますが、形状を変えた後で数値を戻すとポイントが増えて滑らかな形状に戻るので問題ありません。


ここまでのウイングの空力検証は基本的に上下に何も無い空中での状態です。


フロントスポイラーやアンダーパネルのように地面に近い空力部品の場合はそれ用のモードがあります。


「Options」
の画面の一番下にある「ground effect(ground at y=0)」にチェックを入れます。


「Modify」画面の一番下が地面になります。

ウイングが地面に潜ってしまっている場合は
「Translation y:」に数値を入れると地面との隙間を調整する事が出来ます。

ザックリと使い方を書いてみましたが、実際はもっと細かい設定項目が存在し、
はっきり言って私レベルでは解説出来ませんので(笑)あとはご自分で操作して色々研究してみて下さい。