馬蹄渦

馬蹄渦モデルは、翼の周りの空気の流れに存在する渦システムを簡略化して表現したものです。この渦システムは、境界渦（翼に束縛されている）と2つの後続渦によってモデル化されており、馬蹄形に似た形状をしています。^[1]^[2]翼が流体中を動き始めると、開始渦が発生します。この渦は粘性の影響で消散し、^[3]後続渦も最終的には航空機のはるか後方で消散します。

ダウンウォッシュは誘導抗力と関連しており、後流渦のシステムの構成要素である。^[4]

馬蹄渦モデルは、翼幅の全断面で均一な循環（したがって、クッタ・ジュコウスキーの定理によれば均一な揚力）を意味するという点で非現実的である。より現実的なモデルである揚力線理論では、渦の強さは翼幅に沿って変化し、渦の強さの損失は翼端の単一の渦跡としてではなく、後縁に沿った渦シートとして放出される。 ^[5]それでも、有効翼幅を縮小して中間面循環は同じで使用するより単純な馬蹄渦モデルは、航空機から遠く離れた場所で誘発される流れの適切なモデルとなる。

馬蹄渦という用語は、風工学の分野では、高層ビルの土台部分の周囲に強風が作り出す流れのパターンを表すためにも使われます。この効果は、風上に低層のビルがあるとさらに大きくなります。この効果は、1963年から1973年にかけて英国建築研究所で研究され^[6]、その原因は現代の風工学の教科書に記載されています。^[7]

流体力学では、橋脚の周囲など流水中の鈍い物体の周囲に馬蹄形の渦が形成される。^[8]馬蹄形の渦は橋脚の上流と下流の両方から河床材料の洗掘を引き起こす可能性がある。^[要出典]

自然界では、馬蹄形の渦によって馬蹄形の雲が形成されることがある。^[9]

注記

^ ミリカン、クラーク B.、飛行機の空気力学、図 1.35
^ マコーミック、バーンズ W.、空気力学、航空学、飛行力学、第 3 章
^ 「Shed Vortex」NASAグレン研究センター。 2023年2月24日閲覧。
^ マコーミック、バーンズ W.、空気力学、航空学、飛行力学、第 4 章
^ マコーミック、バーンズ W.、空気力学、航空学、飛行力学、図 4.21
^ ペンワーデン、AD。ワイズ、AFE。建物周辺の風環境、表紙イラスト
^ ニュージャージー州クック。建築構造物の風荷重に関する設計者ガイド、パート 1、図 8.7
^ Dargahi, Bijan (1989). 「円筒周りの乱流場」.流体実験. 8 (1–2): 1–12. Bibcode :1989ExFl....8....1D. doi :10.1007/BF00203058.
^ 「ネバダ州で非常に珍しい『馬蹄形雲』が発見され、ミーム作成者を忙しくさせた」Independent.ie 2018年3月12日2018年3月12日閲覧。

参考文献

アンダーソン、ジョン D. (2007)、「空気力学の基礎」、セクション 5.3 (第 4 版)、McGraw-Hill、ニューヨーク、ISBN 978-0-07-295046-5
LJ Clancy (1975)、空気力学、セクション 8.10、Pitman Publishing Limited、ロンドンISBN 0-273-01120-0
Cook, NJ (1985)、建築構造物の風荷重に関する設計者向けガイド、パート 1、Butterworths、ロンドンISBN 0-408-00870-9
マコーミック、バーンズ W.、(1979)、航空力学、航空学、飛行力学、ジョンワイリーアンドサンズ社、ニューヨークISBN 0-471-03032-5
ミリカン、クラーク B.、(1941)、飛行機の空気力学、第 1-6 章、ジョンワイリーアンドサンズ社、ニューヨーク
Penwarden, AD, Wise, AFE、(1975)建物周辺の風環境、HMSO、ロンドンISBN 0-11-670533-7。
Piercy, NAV (1944)、「初等空気力学」、第213条、The English Universities Press Ltd.、ロンドン。
フォン・ミーゼス、リチャード（1959）、飛行理論、第 IX 章 - セクション 4、ドーバー出版、ニューヨークISBN 0-486-60541-8

参照

[1] ミリカン、クラーク B.、飛行機の空気力学、図 1.35

[2] マコーミック、バーンズ W.、空気力学、航空学、飛行力学、第 3 章

[3] 「Shed Vortex」NASAグレン研究センター。 2023年2月24日閲覧。

[4] マコーミック、バーンズ W.、空気力学、航空学、飛行力学、第 4 章

[5] マコーミック、バーンズ W.、空気力学、航空学、飛行力学、図 4.21

[6] ペンワーデン、AD。ワイズ、AFE。建物周辺の風環境、表紙イラスト

[7] ニュージャージー州クック。建築構造物の風荷重に関する設計者ガイド、パート 1、図 8.7

[8] Dargahi, Bijan (1989). 「円筒周りの乱流場」.流体実験. 8 (1–2): 1–12. Bibcode :1989ExFl....8....1D. doi :10.1007/BF00203058.

[IIE-9] 「ネバダ州で非常に珍しい『馬蹄形雲』が発見され、ミーム作成者を忙しくさせた」Independent.ie 2018年3月12日2018年3月12日閲覧。