流体基礎を解説！　コアンダ効果と活用例

空力基礎を分かりやすく解説するこの企画。今回は、コアンダ効果とその活用例について解説します。

◯コアンダ効果

コアンダ効果とは、粘性を持つ流体の噴流が曲面を流れる際に曲面に引き寄せられるように振舞う性質のことです。

この性質を使えば、上画像のように水道水(粘性を持つ流体)とボール(曲面)で実験が可能です。

では、なぜこのような性質があるのでしょうか？原理は2つあります。

1、境界層

流体は粘性を持っています。その為、曲面を流れる際には粘性によって摩擦が発生します。摩擦によって流体のエネルギーが使われる為、圧力損失(圧力が低い状態になる)が起こります。圧力損失が起こった層を境界層と言います。

そこを噴流が流れる時、噴流には周りの空気を引き込む効果がある為さらなる圧力損失が行われます。

よって、圧力を均一にする為に圧力の移動が起こり、噴流は曲面に沿って流れることができる訳です。

2、流線曲率の定理

流体が曲面を流れる際、遠心力を受ける為、外側に押し出されます。よって内側は、負圧(圧力が低い状態)になります。これを流線曲率の定理と言います。

流体は、圧力勾配によって曲面に沿って流れることができる訳です。

◯活用例

コアンダ効果は色々な場面で活用されています。例えば、上画像のようにジェットエンジンを主翼前上方に配置して、排気(噴流)をフラップに沿って流れるようにし、揚力を向上させるために活用されています。他にも昔のF1では、レッドブルがコアンダ効果を使って、排気をディフューザーとリアタイヤの間に上手く流し、ダウンフォースを得ていたりしていました。

◯まとめ

今回はコアンダ効果について取り上げました。

次回も、流体力学の面白さを伝えられればと思います！