OriginEdit
イギリスの軍事エンジニアで数学者のベンジャミン・ロビンズ（1707-1751）は、抵抗を測定するために回転アーム装置を発明し、航空理論における最初の実験のいくつかを行いました。 3844>
Otto Lilienthalは回転アームを用いて迎え角の異なる翼を正確に測定し、揚抗比極図を作成したが、誘導抗力とレイノルズ数という概念が不足していた。
ところがである。 回転するアームは、テスト形状に正常な入射で衝突する確実な空気の流れを作り出さないのです。 遠心力と、物体がそれ自身の航跡の中で動いているという事実は、気流の詳細な検査が困難であることを意味します。 英国航空協会の評議員であったFrancis Herbert Wenham（1824～1908）は、1871年に最初の密閉型風洞を発明、設計、運用することによってこれらの問題に対処しました。 この突破口が開かれると、この道具を使うことで詳細な技術データが迅速に抽出されるようになった。 Wenham と同僚の John Browning は、l/d 比の測定や、高アスペクト比の有益な効果の発見など、多くの基本的な発見をしたと評価されています。
デンマークの発明家ポール・ラ・クールは、1890年代前半に風力タービンの技術を開発・改良する過程で風洞を適用しました。カール・リカード・ナイベリは、1897年以降、フルガンを設計する際に風洞を使用しました。 現在ではレイノルズ数として知られているこの因子は、流れのパターンの形状、熱の伝わりやすさ、乱流の発生など、あらゆる流体の流れの状況を記述する上で基本となるパラメータである。 このため、風洞で模型を使って現実の現象を再現することは、科学的に正当化される中心的な理由となっている。 ライト兄弟がライトフライヤーを開発する際、1901年に簡易風洞を使ってさまざまな形状の気流の影響を調べたことは、ある意味で革命的であった。
フランスでは、ギュスターヴ・エッフェル（1832-1923）が1909年に、彼の名を冠した塔のふもと、シャン・ド・マルスに、50kWの電気モーターで動く最初のオープンリターン型風洞を建設しました。
Widespreaded usageEdit
空気力学の科学と航空工学の規準ができ、空の旅と動力が発達すると風洞が普及するようになった。
1916年、アメリカ海軍はワシントン海軍工廠に当時世界最大級の風洞を建設しました。 入口の直径はほぼ11フィート（3.4m）、吐出部の直径は7フィート（2.1m）であった。 3844>
1931年、NACAはバージニア州ラングレーにあるラングレー研究所に30フィート×60フィートの実物大風洞を建設した。 この風洞は4,000馬力の電気モーターで駆動される一対のファンで駆動されていた。 レイアウトはダブルリターンのクローズドループ形式で、スケールモデルだけでなく実機の多くの航空機を収容することができました。 このトンネルは最終的に閉鎖され、1995年に国定歴史建造物に指定されたものの、2010年に取り壊しが始まった。
第二次世界大戦までは、パリ郊外のシャレ-ムードンに1932年から1934年にかけて作られた世界最大の風洞が存在した。 原寸大の飛行機を試験するためのもので、高出力の電気モーターで駆動する6台の大型ファンを備えていた。 シャレ-ムードンの風洞は、1976年までONERA社によってS1Chという名称で、カラベルやコンコルドなどの航空機の開発に使用されていました。 現在、この風洞は国の記念物として保存されている。
ルートヴィヒ・プランドルはゲッティンゲン大学でテオドール・フォン・カルマンの教師であり、彼らが設計していた飛行船の試験のために風洞の建設を提案した:44 円柱下流の乱流による渦通りは、このトンネルで実験された。ゲッティンゲンの風洞はツェッペリンの挙動を研究するための道具として始められたが、船の煙突から出る煙の方向や、ある飛行機が飛ぶかどうかなど、他のあらゆることに利用価値があることが証明されたと記憶している(
)。 von Kármánがカリフォルニア工科大学に相談に行くようになったとき、彼はClark MillikanとArthur L. Kleinと仕事をした:124 彼は彼らの設計に反対し、装置を「外気の変動に依存しない」ように戻り流にすることを主張した。 1930年に完成し、ノースロップ・アルファの実験に使われた:169
1939年にアーノルド将軍がアメリカ空軍の進歩に何が必要か尋ねたところ、フォン・カールマンは「最初のステップは正しい風洞を作ることだ」と答えている。”:226 一方で、ベルX-2の成功とより高度な研究の見通しが立った後、彼は「風洞からすべての答えが得られるとは信じていなかったので、そのような飛行機の建設には賛成だ」と書いている:302-03
World War IIEdit
1941年に米国はオハイオ州デイトンのライトフィールドで当時最大の風洞を建設することになる。 この風洞は、45フィート（14m）から始まり、直径20フィート（6.1m）まで狭くなっています。 40フィート（12m）のファン2基を40,000馬力の電気モーターで駆動していた。 3844>
第二次世界大戦前と戦時中にドイツの科学者がペーネミュンデで使用した風洞は、大型風洞の有用範囲を拡大することに関連した困難の興味深い例である。 この風洞は、自然の大きな洞窟を掘削して大きくし、密閉して大量の空気を貯蔵し、それを風洞に通していました。 この革新的な手法により、高速域での実験研究が可能になり、ドイツの航空工学の進歩が大幅に加速された。
オーストリアのオーツタール近郊に建設中の大型風洞は、2台の5万馬力の油圧タービンで直接駆動する2台のファンを持っていた。 終戦までに完成せず、解体された装置は1946年にフランスのモダーンに運ばれて再び設置され、現在も同地でONERAによって運用されています。 1942年6月22日、カーチス・ライト社はニューヨーク州バッファローに国内最大級の亜音速風洞を建設するための資金を提供した。
第二次世界大戦の終わりまでに、アメリカは、カリフォルニア州サニーベール近くのモフェットフィールドに、時速250マイル以下でフルサイズの航空機をテストするための世界最大の風洞、オハイオ州ライトフィールドに、風の流れが上向きでスピン状態のモデルのテストやアメリカで初めて飛行した原型ヘリコプターのコンセプトや工学設計のための風洞を含む8つの新しい風 洞を建設した。
After World War IIEdit
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Sound speed near or above airflowに関する後の研究でも関連アプローチが用いられている。 金属製の圧力室を使って高圧の空気を貯め、それを超音速の流れになるように設計されたノズルを通して加速するのである。
アメリカでは、ドイツが建設したものに比べてアメリカの研究施設の遅れを懸念し、1949年にUnitary Wind Tunnel Plan Actが制定され、大学や軍事施設に新しい風洞を建設するための支出が許可されるようになった。 戦時中のドイツの風洞は解体され、ドイツの技術開発を利用する計画の一環として米国に輸送された。 たとえば、実験用ロケット機スペースシップワンは、風洞を使わずに設計されました。 しかし、ある実験では、翼の表面に飛行糸を取り付け、実際の飛行中に風洞実験を行い、計算モデルの改良を行いました。 外部からの乱流が存在する場合、現在の計算機資源では限界があり、CFDは実用的ではありません。 例えば、構造物、橋梁、地形などに対する流れの影響を把握することは、CFDを用いるにはまだ複雑すぎる分野である。
ワシントン大学の亜音速風洞である Kirsten Wind Tunnel でモデルを準備中
外部乱流のシミュレーションに最も有効な方法は、境界層風洞を使用することです。 たとえば、高層ビル、工場、橋梁などに対する風の影響を理解することは、建築設計者が風の影響に耐える構造を最も効率的な方法で構築するために役立ちます。 また、病院や研究所などの排気ガスの拡散パターンを把握することも、境界層風洞モデリングの重要な用途のひとつです。 境界層風洞の他の応用例としては、歩行者の快適性や雪の漂流を評価することです。 風洞モデリングは、グリーンビルディングの設計を支援する手法として受け入れられています。 例えば、境界層風洞モデリングの使用は、米国グリーンビルディング協会によるエネルギーと環境デザインにおけるリーダーシップ（LEED）認証のクレジットとして使用することができます。
ラングレー研究所の 16 フィート遷音速風洞のファンブレード、1990 年、2004 年に引退する前
境界層風洞試験で地球表面の自然抗力をシミュレーションすることが可能です。 精度を上げるためには、大気境界層内の平均風速プロファイルと乱流効果をシミュレートすることが重要である。 ほとんどの法規と規格は、風洞試験が、特にプロジェクトが複雑な地形や露出した場所にある場合に、設計者にとって信頼できる情報を生み出すことができることを認めている
米国では、過去20年間に多くの風洞が廃止され、いくつかの歴史的施設も含まれている。 使用量の減少や不規則な使用、高い電気代、場合によっては施設のある不動産の価値の高さなどから、残された風洞に圧力がかかっているのである。 一方、CFDの検証には依然として風洞データが必要であり、これは当分の間続くと思われます。 将来の軍事・商業用風洞のニーズを評価するための研究が行われ、他の研究も進行中ですが、その結果はまだ不明です。 最近では、従来の風洞の用途に代わって、ジェットエンジンと計測器を搭載した無人航空機の利用が増加しています。 2019年現在、世界最速の風洞は、ニューヨーク州バッファローにあるLENS-X風洞である
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