ディフューザー（自動車用）

自動車の分野では、ディフューザーとは、車体後部の形状部分であり、車体の下の高速気流と周囲の大気のはるかに遅い自由流との間の遷移を強化することで、車の空力特性を改善します。ディフューザーは、車体下部の気流が減速して膨張するスペース（車の走行速度では密度が一定であると想定されるため、体積が膨張する）を提供し、ある程度 の「後流充填」、より正確には圧力回復を提供することで、過度の流れの分離や抗力が発生しないようにします。ディフューザー自体は、その前の流れを加速し、ダウンフォースの生成に役立ちます。これは、ディフューザーに傾斜角を与えてディフューザーの下を流れる空気の速度を変化させることで実現され、圧力の変化が生成されてダウンフォースが増加します。

ディフューザーを使用すると、空気が車の前方からアンダーボディに流れ込み、加速して圧力を下げます。フラットボトムとディフューザーの移行部で吸引ピークが発生します。この移行部は通常、最低圧力の場所にあり、ディフューザーのスロートと呼ばれます。ディフューザーは、この高速の空気を通常の速度に戻し、車の後ろの領域を満たすのにも役立ち、車の抗力を減らすことでアンダーボディ全体をより効率的なダウンフォース生成装置にします。ディフューザーは空気に上向きの運動量も与え、ダウンフォースをさらに増加させます。

ディフューザーの後縁または前縁には、性能を向上させるために、精密な小さな縁、突起、または翼である ノルダーが取り付けられることがあります。

車のアンダーボディの後部には、通常、リアディフューザーが取り付けられています。これは、車の下の気流の速度を加速することによって機能します。ディフューザーの出口ステーションでは、空気の流れは周囲と同じ圧力と速度になります。ディフューザーの形状は後部領域を拡大しているため、出口領域は入口よりもはるかに大きく、質量保存の原理により、空気の流れはディフューザーの入口で、そして結果として車のアンダーボディ全体の下ではるかに高速になります。流速が増加すると、ベルヌーイの定理に従って圧力が低下します。^[1]車の下の圧力は車の側面と上よりも低いため、正しく実装されていればダウンフォースが生成されます。

フロント ディフューザーも存在します (特にルマン プロトタイプや類似の車)。ただし、前方に駆動するものがないため、空気との運動量交換のみからダウンフォースを生成します。フロント ディフューザーの設計が不十分だと、車の前方に低圧領域ができ、後ろの空気の流れが遅くなり、車体の残りの部分の効率が低下します。フロント ディフューザーは通常、空気を車体から遠ざけるようにして、車体の残りの部分に影響を与えないようにします。空気はチャネルから排出するか、前輪の近くから排出することができます。

排気ガスをリアディフューザーに噴射すると、車体下部の空気を抜くのにも役立ちます。排気ガスは境界層を効果的に活性化し、低圧で高速で移動する気流の圧力をディフューザー出口の周囲の大気圧まで上げます。この高速で移動する空気はディフューザーをより速く排気するのに役立ち、車体下部の圧力を下げるのに役立ちます。ただし、これによりディフューザーはエンジン速度にかなり敏感になります。ドライバーがスロットルから足を離すと、排気流量が大幅に減少し、ディフューザーの効果が低下して車両のダウンフォースが失われます。そのため、ハンドリングに悪影響が及びます。

車のボディワークもディフューザーを通る気流に影響を及ぼします。ダウンフォースを生み出すことに加えて、フロントウィングとノーズは車の周囲、そしてもっと重要なことに車の下を「きれいな空気」が流れるようにしようとします。^[3]車の下のきれいな空気は、ディフューザー内で気流の分離が起こるのを防ぎ、それが性能を著しく低下させます。リアウィングもディフューザーに影響を与えます。ウィングが低くディフューザーの近くに取り付けられている場合、ウィングの下の低圧により、ディフューザーを通して空気を吸い込むことができます。トヨタ イーグル MkIIIやジャガー XJR-14などの車では、この効果を高めるために 2 層のウィングが採用されています。1 つのプロファイルは、比較的きれいな空気に当たるように高く取り付けられています。もう 1 つのプロファイルは、シャーシの後ろのボディワークとほぼ面一に取り付けられています。このウィングのプロファイルはディフューザーを駆動するために使用され、その低圧領域を作り出して車体の下から空気を移動させます。トヨタ・イーグルMkIIIプロジェクトの空気力学者ヒロ・フジモリ氏によると、この複葉機の翼は、通常の翼に比べて同じ抗力で18%多くのダウンフォースを生み出した。^[4]逆に、この「レッド・バロン」翼では、大幅に低減した抗力で同等のダウンフォースレベルを達成できた。

2009年、F1のグリッドは論争に巻き込まれた。犯人は、ブラウンGP、ウィリアムズF1、トヨタ・レーシングが最初に導入し、後にすべてのチームが使用するようになった、いわゆるダブルデッカー・ディフューザーだった。これら3チームは、ディフューザーの容積を増やすことを許可したルールの抜け穴を利用していた。ルールでは、ディフューザーは後輪の中心線と一致する点から始まらなければならないとされていた。この抜け穴は、基準面に対して垂直な（真上から見ると穴として見えない）アンダーボディの穴を許可し、メインディフューザーの上にあるディフューザーチャネルに空気を送り込んだ。これにより利用可能なダウンフォースが大幅に増加し、マイク・ガスコインによると、1周あたり約0.5秒のタイム短縮につながったという。^[5]チームは2010年もダブルデッカー・ディフューザーを許可することを決定した。しかし、2011年、F1テクニカルワーキンググループはマルチデッキ・ディフューザーを禁止することを決定した。^[6]

車の前部はディフューザーがないと空気の流れを遅くするので、ここは吸気口の理想的な場所です。ここではスプリッターがよく使用され、車前部のダウンフォースを増加させます。気流はエアダムによってスプリッター上でよどみ、高圧領域を形成します。スプリッターの下では、空気はよどみ領域から方向転換されて加速され、圧力が低下します。これがスプリッター上の高圧と相まってダウンフォースを生み出します。スプリッターの面積が大きいほど、ダウンフォースが大きくなります。クローズドホイールのレースカーのほとんどでは、スプリッターの下側がアンダートレイとスムーズに一体化し、リアディフューザーによって駆動される1つの大きな平面を形成します。トヨタGT-Oneなどの一部のレースカーでは、スプリッターのすぐ後ろに追加のディフューザーを使用して、ダウンフォースをさらに生み出しています。^[7]このディフューザーで抽出された空気は、サイドポッドまたはコックピット周辺の車体上部の通気口から排出されます。

• 
  シボレー コルベット C6.Rのバンパーの下から突き出ているリア ディフューザー。タイヤの航跡を防ぐためのストレーキに注目してください。
• 
  フォーミュラ 1 カー(トヨタ TF109 )の 2 階建てディフューザー。ライトの両側にあるメイン ディフューザーの上のチャネルに注目してください。
• 
  ポルシェ 918 スパイダーのナンバープレートの下に見えるリアディフューザー。
• 
  アウディ R10 TDIのノーズ下の大型フロントスプリッター
• 
  アストンマーティンDBR9のノーズの下に見えるフロントスプリッター
• 
  ロータス エキシージ Sのバンパーに一体化されたフロント スプリッター。
• 
  スバル インプレッサ WRXのバンパー下にある小さなフロントスプリッター。
• 
  ディフューザーの空気の流れを強化するために、低いプロファイルで取り付けられた 2 層リア ウィング。
• 
  NASCARカーのスプリッターの正面図(白)
• 
  NASCARカーのスプリッターの側面図(白)

• 空気力学
• 車の地面効果
• レーシングカー
• ベンチュリー効果

• カッツ、ジョセフ（2006）、レースカーの空気力学：スピードのためのデザイン、ベントレー出版社、ISBN 0-8376-0142-8

ウィキメディア・コモンズには、ディフューザー (自動車用)に関連するメディアがあります。

• ミュルザンヌのコーナー: ディフューザーとは何ですか?
• 圧力画像
  • F430 アンダーボディ圧力プロファイル
  • リアディフューザー
• 気流パターン
  • エアフロー底面図 2008-03-08 にWayback Machineでアーカイブ
  • エアフロー側面図 2007-10-13 にWayback Machineでアーカイブ
  • リアディフューザー 2007-10-24 にWayback Machineでアーカイブ
• フォーミュラ1 マルチデッキディフューザー
  • ダブルデッカー
  • トリプルデッカー