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第 5 章
自動車性能改善および関連部品の研究開発
流体力学を駆使した
自動車関連に関する研究開発
自動車用マフラーの研究開発
自動車用コンバーターの研究開発
自動車デザインの空気抵抗に及ぼす影響
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自動車は、我々の生活と密接に関わっており、まさに自動車社会となっている。自動車なくしては、生活ができない環境下にある。
一方、第２章でも述べたが、自動車を取り巻く環境は、地球環境保全の観点から世界的に環境規制強化が、年々一段と厳しさを増している。
この章では、自動車の性能改善を目指して取り組んできた研究内容を、簡単に紹介している。詳細は、参考文献を参照されたい。
（１）自動車の排気ガスの増加がもたらす環境汚染は、大気汚染として酸性雨の発生源ともなっている。また、地球温暖化や人体に及ぼす健康被害の一因ともなっており、深刻な問題である。
排気ガス中の有害な窒素酸化物を触媒との化学反応で比較的無害な窒素や二酸化炭素等に返還させるための、自動車、二輪車（バイク）、スノーモービル等に取り付けられているコンバータの研究開発を行っている。
特に、コンバータ内の流れの解明について、コンバータ内の高価な触媒を有効に使用するための研究開発を行い、実験とCFD（数値解析）によって明らかにしている。
（２）また、自動車エンジンの高出力にともなって発生する高周波数排気騒音の低減化に対する研究も行っている。特に、消音器内で発生する衝撃波を減衰させて騒音の低減化をめざして、CFD による解明を行っている。
（３）ガソリンエンジンの燃費の向上ととともに、EV化が進んでいるが、走行中の自動車の空気抵抗を抑える必要がある。
（4）環境規制の強化に伴って、ＥＶ化や自動運転が急速に社会現象化しており、車体の軽量化、走行距離の増大が望まれている。
これらの対策として、空気抵抗の低減化、車体まわりの流れの解明が必須となる。
空気抵抗は、車体のデザインに大きく作用される。CFDによる車体まわりの流れや渦領域の解明を行い、空気抵抗の低減化を図っている。
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スポーツカー モデル
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CFD 非定常解析 自動車まわりの流れ
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CFD 非定常解析 スポーツカー後方の流れ。速度の違いによる後方の流れ。ウィングのない場合。
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CFD 非定常解析 スポーツカー後方の流れ。速度の違いによる後方の流れ。ウィングのある場合。
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CFD 非定常解析 コンバータ内の流れ CFD 非定常解析 マニホールド内の流れ
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CFD 非定常解析 自動車用マフラーの研究開発 マフラー内の流れの解明
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CFD 非定常解析 自動車用マフラーの研究開発 マフラー内の流れの解明
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消音器内を伝播する衝撃波構造 CFD
CFDの解析による等密度線図は、関根らによる可視化実験による衝撃波構造は良く一致している。
消音器内の入り口で発生した衝撃波は、後方に一対の渦域を伴いながら時間の経過とともに出口に
向かって移動する。消音器の出口に到達した衝撃波は出口壁面で反射して入口の壁面まで到達し、し
だいに減衰していく。 .
(a)t=0.21ms (b)t=0.47ms (c)t=0.64ms 可視化
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(d)t=0.82ms (e)t=1.10ms (f)t=1.38ms 可視化
＜消音器内を伝播する衝撃波構造 モデル1 ＣＦＤ 可視化＞
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(a)t=0.32ms (b)t=0.50ms (c)t=0.66ms 可視化
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(d)t=0.83ms (e)t=1.18ms (f)t=1.36ms 可視化
＜消音器内を伝播する衝撃波構造 モデル2 ＣＦＤ 可視化＞
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(a)t=0.32ms (b)t=0.41ms (c)t=0.67ms 可視化
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(d)t=0.92ms (e)t=1.08ms (f)t=1.38ms 可視化
＜消音器内を伝播する衝撃波構造 モデル3 ＣＦＤ 可視化＞
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上記に関する詳細については、第１章の公開参考文献を参照されたい。
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上記自動車関連の研究開発の内容については、参考文献29,30,31および45,46,47を参照されたい。
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続きは
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