空気抵抗係数を 0.2 以下に抑えるボディ形状の考察
自動車設計生産システム研究室 二川祐希
1. 緒言
車 両には 様々な抗 力が有 り、 転がり 抵抗や空 気抵 抗 、勾配 抵抗など が挙げ られ る。そ の中でも 空気 抵 抗を軽 減出来れ ば、車 両の 燃費や 速度、走 行安 定 性など 車両の性 能を上 げる ことが できると 考え ている。
空気抵抗係数である CD 値を軽減するためには、
ど のよう なボディ 形状が よい のかを 考察する 。そ こで CD 値が 0186 であるフォルクスワーゲン社 の「XL1」の車両モデ ルを CAD 上にて 製作し、
Flo.EFDを用いて空力解析を行う。その解析結果 を元に CD 値の軽減理由が何であるのかを見つけ て 、今後 の車両設 計へと 活か してい くことを 目標 とする。
空気抵抗係数を求める式として、CD値とCL値を 用いる。CD値とCL値は 以下の公式 で 表さ れ る 。
抗力Ｄ、揚力 L、流体密度 ρ、物体と流体の相対速 度Ｖ、代表面積（車両の前面投影面積）Ｓ
2. 設計および解析方法
3D-CADソフト Pro/ENGINEERを用いてフォルク スワーゲンのXL1のモデルを製作。基準となるモデ ル 、 従 来の ミ ラ ーを 取 り付け た モ デル 、 ボ ディ 後 輪 に カ バ ーを 取 り 付け た モデル の 三 つを 作 成 。そ れ ぞ れをFlo.EFDにて解析を行った。
図1 基準となるモデル
3. 実験結果および考察
以下に解析結果をまとめたグラフを示す。（図4）
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
CD CL
ミラー有り 基準 後カバー
図2 CD値の解析データ
上記のグラフより従来の車種にあるミラーはCD値 を低下の原因である。ミラーをカメラに置き換えるこ とでCD値を軽減できる。
図3 後輪にカバーを付けたモデルの解析結果 また上記の図より、後輪にカバーを取り付けた場合、
後輪部分の乱れがなく、結果として剥離した際の渦を 小さくすることができ、CD値をかなり軽減できる。
軽減できた理由として、車体後方への剥離促進の 効果によって、縦だけでなく側面にも同じ効果が働く ため、従来の車種よりCD値の軽減ができる という結 論を得た。
文献
(1) 石綿良三：図解雑学 流体力学 ナツメ社
