新幹線車両の空気抵抗。流体力学のお勉強。(その10)

「新幹線車両は最後尾車両の形状が重要。流体力学のお勉強。(その8)」
http://44579446.at.webry.info/201007/article_57.html
に引き続いて,摩擦抵抗について述べよう。

摩擦抵抗は,基本的に,車両側面により決まる。すなわち,側面面積が大きいほど摩擦抵抗が大きくなる。また,例によって,レイノルズ数(速度に「対する空気の粘性の効果を表す無次元数)にも依存する。レイノルズ数に対する摩擦抵抗係数の依存性は,レイノルズ数が大きくなるのに対して摩擦抵抗が減少する方向になっている。空気の粘性は,車両の走行条件に対して一定と考えられるから,車両が長くなるほど摩擦係数は小さくなる。(もちろん,摩擦力の絶対値は大きくなる。)

摩擦抵抗を減らす手立ては,
1.車両表面を平滑にする。車両間の連結をスムーズにする。屋根の凹凸をなくす。車両床下の空気の流れをしっかり考える。
2.車両表面粗さの効果をしっかり把握し,それに合った設計・製作をする。
ぐらい。

定量的には,摩擦抵抗は圧力抵抗ほど大きくは無いので,支配的ではない。しかし,気を抜くと思わぬ抵抗増加となるので気をつける必要がある。

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