バスの後ろのサイクリングの空気力学

Aug 24 2020

風のない日に平坦な道路を30mphで走行していたバスのすぐ後ろを自転車で走る場合、ドラフトのメリットがゼロになるには、ライダーはバスからどれだけ離れなければなりませんか？

距離とメリットの関係は線形ですか、それともライダーがバスから離れるほどメリットが急速に減少しますか？

特定の距離でライダーが悪化する可能性はありますか？つまり、バスがまったくない場合よりもバスの航跡にいることに苦しむ可能性がありますか？

違いがある場合は、バスの長さが10m、前面と背面が2.5mx 2.5mで、サイクリストが平均的な高さでロードバイクに乗っていると仮定します。

回答

6 VladimirF Aug 25 2020 at 00:52

ゼロのメリットは、理論的には無限にしか現れません。実際には、もちろん、有限の距離では測定できません。ブラフボディ（バスのような）の伴流は、レイノルズ平均流線が閉じられ、流れが実際に逆になっている（バスで固定された座標系で）再循環ゾーンで構成され、残りの部分は流れは遅いだけです。メリットは、再循環ゾーンの境界で最も減少することです。ゾーン内では比較的一定であり、さらに後方の航跡でゆっくりと減少します。再循環ゾーンの長さは、バスの横方向の寸法に匹敵します。

現在、適切な文献レビューを行うための時間もリソースもありませんが、Longa etal。の図3および4を参照することをお勧めします。JFM 866、791ページhttps://doi.org/10.1017/jfm.2019.92 これは、2台の大型トラックのようなボディの典型的な航跡を示しています。

これらの図は、風速が低下した領域が描かれた領域のはるか後ろに到達する可能性があることを示していますが、U速度成分が実際に逆になっている、車両の横方向の寸法に匹敵する寸法の小さな青い領域で最も強くなっています。つまり、静止した空気の中を移動するバスは、その領域の粒子を後壁に向かって効果的に吸引します。その領域の流れは複雑になる可能性があり、紙自体はそれについてです（双安定性など）。細部はボディ後部の形状に大きく依存することに注意してください。

サイクリストの場合、低運動量領域がますます低くなっているため、サイクリストの寸法も考慮する必要があります。図4aを参照してください。つまり、その複雑な地域でのサイクリストの抗力を予測することは困難です。難しいシミュレーションになります。しかし、流れが速い場所と遅い場所はまだわかります。

3 AdamRice Aug 24 2020 at 22:16

費用便益比は線形ではありません。バスの後ろの近くに静止空気のポケットがあり、バスの両側からの空気の流れが再び合流する非常に乱れた領域が続き、乱気流の少ない後流が続きます。乱気流地域でのバフェッティングは危険な場合があります。デニースミューラーコロネックのモーターペース記録の試みについてのこの記事で、これのより極端なケースについて読むことができます。

四角い船尾が水の中を移動しているボートを想像すると、水がボートの後ろの隙間をすぐに埋めないことを想像できます。サイクリストはそのボイドに相当します。