2000-08-16[n年前へ]
■エアコンの風は心地よく吹くか？ 
真夏の夜の夢 流体力学入門編
私は長野県の野辺山という高原で幼い時期を過ごしたせいか、暑さにとても弱い体である。なので、真夏の夜はエアコンが欠かせない体と根性になってしまった。エアコン無しではろくな夢が見られ無いどころか、眠れなかったりするのである。気持ちの良い「真夏の夜の夢」を見るためには、エアコンがとっても重要なのである。
つい先日、そんなエアコンの話題が「今日の必ずトクする一言」に載っていた。それが、
- エアコン用流体素子(PATPEND.)のナゾ
- ( http://www.bekkoame.ne.jp/~jh6bha/higawari.html#000819 )
- 復活する冷蔵庫脱臭剤のナゾ(1/f揺らぎと活性炭編)
- ( http://www.bekkoame.ne.jp/~jh6bha/higawari.html#000901)
（おそらくhiraxさんあたりがやってくれるのではなかろうか）と話題のパスまでされている。いきなり、ボーとしているところを授業で当てられた気分である。
とはいえ、「エアコンの流体力学」というのもちょっと興味のある話題でもあるし、パスされたからにはやってみなければなるまい。そういうわけで、真夏の眠れない夜のパズル代わりに挑戦してみることにした。
さて、部屋の中の「エアコンから送られる風の様子」を計算するということは、流体力学の計算をするということになる。流体力学の運動方程式（ナビエ・ストークス式）に代表されるような方程式群を解かなければならないのである。そこで、以前
の時にいじりかけたMichael Griebel氏らによる非圧縮性流体のNast2Dのコードをもう一度引っ張り出して使ってみることにした。このNast2Dは非圧縮性二次元流れを計算する教育用のソースコードである。詳しくは- TUM INFO V- Homepage - ( http://www5.informatik.tu-muenchen.de/home_us.html )
- Numerical Simulation in Fluid Dynamics A Practical IntroductionISBN 0-89871-398-6
計算するモデルは次の図に示すような部屋である。四畳半一間であるかもしれないし、100畳以上の大きな広間かもしれないが、とにかく正方形の部屋だ。向かって左の青い丸部分にはエアコンがあり、そこから冷たい空気が送られてくるのである。そして、この部屋には何故かタンスがおいてある。「やっぱり、この部屋は四畳半一間じゃないの」というツッコミは言ってはいけない約束である。とりあえず、このタンスが向かって下側にある紫の部分である。このタンスが、エアコンから送られてくる冷た〜い空気流の障害物となるのである。
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暑い真夏の夜に、こんな部屋をエアコンで涼しくする時のことを考えてみよう。気持ちよく眠るために、何はともあれエアコンのスイッチを入れるわけだ。そうしないと、暑くて眠れないから当然である。
そして、そのエアコンには送風モードが何故か三つあるのだ。次のような三種類の送風、
- 真っ直ぐ送風するモード
- 単純な首振り送風をするモード
- 山本式エアコン用流体素子を用いた送風をするモード
空気流の速度分布の計算結果を次に示してみよう。
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| を用いた送風の場合  |
また、これらの場合の計算結果を動画で示したものをMPEG4形式のAVIファイルとReal形式のファイルにしたものを以下に置いておく。エアコンから空気が送られる様子を知るには、何はともあれこの動画を見て頂きたい。なお、手元のRealProducerの制限のために、このReal形式のファイルは古いバージョンのRealPlayerだとアップデートが必要になってしまった。また、MPEG4のCodecが導入されていない場合には、DivXなどをインストールする必要がある。
とりあえず
- 真っ直ぐ送風している場合 MPEG4 AVI ( 289KB ) Real形式( 73KB )
- 単純な首振り送風の場合 MPEG4 AVI ( 577KB ) Real形式( 89KB )
- 山本式エアコン用流体素子を用いた送風の場合 MPEG4 AVI( 693KB ) Real形式 ( 92KB )
また、それぞれのMPEG4形式の動画のファイルサイズを見れば、それぞれの場合の送風による空気流の速度分布の複雑さは一目瞭然である、と思う。真っ直ぐ送風している場合はとにかく単純な速度分布であって動画ファイルサイズも結果的に小さくなっているのに対して、山本式エアコン用流体素子を用いた送風の場合はかなり複雑な速度分布になっていて動画ファイルも結果的に大きくなっているのである。
動画を見ることができない人のために、それぞれの場合の連続した3つの瞬間における部屋内の空気流の速度分布の静止画も示しておく。
1 | 1 | を用いた送風の場合 1  |
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これを見ると、「真っ直ぐ送風している場合」にはエアコンの正面は強烈に風が当たっている(つまり冷えまくっている)ことがわかるが、タンスの陰になっている部屋の隅などはほとんど空気が動いていないことがわかる。また、「単純な首振り送風の場合」は送風方向を動かしているとはいえ、その送風方向の変化はかなりゆっくりであって部屋の中の空気流の速度分布はそれほど急激には変化していないことも判ると思う(そういう風に計算しただけではあるが...)。いずれにせよ、もしもこの部屋の中にあなたがいたとしたら、体の決まった部分にのみ冷た〜い風があたることになるわけだ。それは体にはちょっとよろしくなさそうである。
一方、「山本式エアコン用流体素子を用いた送風の場合」は時々刻々と送風方向が変化しており、まるで部屋を舐め回すかのように、冷た〜い空気が送られていることがわかると思う。この部屋の中にもしあなたがいたとしても、体のごく一部分だけに冷たい風が当たるようなことはなく、それほど体に悪くないことが予想されるわけである。
さて、このページもかなり重いページになってきた。本来はこのタンスの裏側の空気が澱みやすい場所の「空気の入れ替わり」を、送風の具合を変えた上で調べてみたいわけであるが、それは次回のお楽しみ、ということにしておきたい。とりあえず、「真夏の夜の夢 流体力学入門編」はここら辺で終わりにしたい。
さて、夏休というわけでこんな景色のところで気持ちの良い風に吹かれてみたりするわけである。この写真の先の方の海の向こうに見えているのは左が伊豆半島で、右が三保の松原の辺である。
暑い夏の夜はエアコンが欠かせない体ではあるけれど、気持ちの上で言えばエアコンよりはおんぼろの扇風機の方が好きだし、扇風機よりも山の上の風の方がずっと好きだ。いつか、山の上を吹き抜ける風の音を録音して、その1/f揺らぎでも調べてみようかなと思うのである... それとも、そんなことをしてもツマラナイだけかな？
2000-08-24[n年前へ]
■スクール水着の秘密
腹の部分のデカイ穴 流体力学入門編2
先日、「とあること」を知って、とてもビックリした。とてもびっくりしたあまり、「男と女の人の間には知らないことがいっぱいあって、そこには深くて暗〜い河が流れているんだなぁ。」とシミジミと考え込んでしまったくらいである。いや、誇張でなくて本当にそう思ったのである。
今回出てくる話を私のように知らない人がいたならば、もしそれが男性であれば私のようにビックリして哲学的なことを考えてしまうだろう。そして、それがもしも女性であれば「自分が常識だと思っていたささいなこと」を知った男性が「どれほど驚愕するか」を知れば、やはり同じようにビックリするに違いない。私はこの「とあることから始まる真夏の哲学をぜひ多数の人に知って頂きたい」と思い、筆をとることにした次第である。
一体、その「とあること」が何かと言うと、それは「女の子のスクール水着のお腹部分は実はセパレートになっていて、大きな穴が開いている」ということである。一応、簡単な絵を示しておこう。
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といっても、私が詳しく知っているわけはないので、もっと詳しいことは、
- スクール水着の謎 ( http://tako.2ch.net/test/read.cgi?bbs=entrance&key=964275735 )
- 一般的なスクール水着のしくみについてのご説明 (http://kanna.piko.ne.jp/page-L/picture.LLL.htm )
何故、そこに「スクール水着の謎」の中で、
あそこの部分は”前垂れ（まえだれ）”って言うんだよ 。あのね、あの前垂れはね、泳いでいる時に胸の谷間から入った水を泳いでいる方向から観て後方に 排出する為に有るの、あれが無いと胸の谷間から入った水が水着の中に溜まっちゃうのよ。 だから簡単に言うと前垂れは、排水口みたいな物なの。という風に簡潔に説明されている。そう言われてみれば、そういうものなのかもしれない。しかし、ビックリである。ちょっと本当に驚いて、そして少し感動までしてしまった私は「スクール水着の前垂れ部分の水流の様子」を今回解析してみることにしたのである。
まずは、こんな感じで泳いでいる女性がいたとしよう。
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この画像では水着が見えないかもしれないが、この女性は当然水着を着ている。「心の清らかな人」にはちゃんと水着が見えるハズである。「邪な心の人」には水着が見えないかもしれないが、それは心に煩悩を抱えているせいである。ぜひ、悔い改めて欲しいと思う。まして、「コイツPoserの使い方が判らないんだろう？」などという言うような輩(ヤカラ)はもってのほかだ。
さて、この下の画像のように女性の胸の辺りの水流を解析してみることにしよう。注目する領域はすなわち赤い線で囲んだ部分である。
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上の画像で胸を消してあることが判るだろう。それは今回の解析は胸の谷間から水着の中に入っていく水流の解析をする、つまり胴体の中央部での水流の解析をするからである。胴体の中央部にバストがついている女性はそうそういないだろう。
さて、その部分の拡大図を次に示そう。スクール水着に前垂れがなくて、水着の中に入った水の逃げ場がない場合、次の図のような感じで胸と水着の間にスペースができてしまう。
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一方、スクール水着に前垂れがあって、水着の中に入った水の逃げ場がある場合、次の図のようになる。胸と水着の間にスペースができることは同じであるが、そのスペースから水が排出されていく経路があるわけである。
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さて、今回の流体解析も
の時と同じく、Nast2Dを適当に改造して簡単に解析を行ってみた。今回はReynolds数は100で計算してみたが、次に計算するときにはReynolds数の妥当な値を考慮してやってみたいと思う。残念ながら、今回は本当に適当に計算をしてみただけである。まぁ、最初の試しだからそんなものだ。 まずは「前垂れがなくて、水着の中に入った水の逃げ場がない場合」の水流の速度分布の計算結果を下に示してみよう。
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胸の谷間に水がたまったスペースの後ろ部分の水流がずいぶんと速くなっていることがわかるだろう。当然のごとく、胸の谷間に水がたまった部分では水は滞留してしまっている。
一方、「前垂れがあって、水着の中に入った水の逃げ場がある場合」が次の図である。
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胸の谷間を水がジェット気流のように速く抜けていくことがわかる。割にどの領域でも、水流の速度分布は割に等しくなっている。
次に圧力分布と水流の速度分布を重ねてみたものを示してみよう。まずは、「前垂れがなくて、水着の中に入った水の逃げ場がない場合」である。
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胸の谷間に水がたまっている部分は圧力が高いが、その外側の部分は圧力が低くなっていることがわかるだろう。
この圧力差により、次の図のような力が働いてしまう。
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こんな力が働いてしまうと、速く泳ぐ邪魔にもなってしまう。また、この力が大きくなると水着の締め付ける力を上回ってしまうだろうから、ますます水がたまるスペースが大きくなったり(つまり胸のスペースが広がってしまったり)、さらには水着を脱がす方向に働いてしまうことだろう(それはそれで良いぞ、という声も聞こえてきそうであるが)。
一方、「前垂れがあって、水着の中に入った水の逃げ場がある場合」は次の図のような感じである。
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圧力の不均衡もそんなに発生していないことが判るだろう。これなら速く泳ぐ邪魔にもならないし、水着もちゃんと体にフィットしたままである。
このように、スクール水着に隠された「前垂れ」は実に役に立っていることが流体解析からも判るわけだ。いやぁ、本当にビックリだ。
さて、私の周りの男性はやはりみな「スクール水着の秘密=前垂れ」を知らなかった。
「腹の部分にデカイ穴〜！？ はぁ？ スクール水着にそんなものあるわけないじゃないの。」とみな口を揃えて言うのである。もう、誰一人として素直に信じる人はいないのである。しかもこともあろうに、私をヘンタイ扱いまでするのである。いつの時代も真実を伝える者は受難の運命が待っているのである。実に嘆かわしいことである。
「オマエ、変な妄想でも見たんじゃないの〜」
しかし、それが「スクール水着の真実」を知ってしまった後は、どの人も
「えぇ〜！！ 昔の俺達にそれを教えてやりたい〜！！」と驚きのあまり興奮してしまうのである。しかも、みんな
「誰一人としてそんなこと教えてくれなかったぞぉ〜」
「俺達の青春を返せ！って気分になるなぁ〜」
「もっと早く教えてくれよぉ〜」というニュアンスがアリアリと感じられるのである。さっきまで人をヘンタイ扱いしていたくせに、コロッと変わりすぎである。
しかし、女性陣はと言えば、
「あぁ〜そう言えば、そんな風になってたような〜。」と実に淡々としたものなのである。男心を全然判っていないのだ。その証拠に、
「あそこの穴から空気を入れて遊んだ〜。」
「えぇ〜、知らないのぉ〜」
「それにしても、何でそんなに驚くのか全然判りませ〜ん。」と言う人までいるのである。「そりゃ、驚くぞ」と男なら判るはずなのだが、それが女性にはどうも伝わらないのだ。
そういうわけで、「スクール水着の秘密」を通して私は「男と女の間の常識・意識のギャップ」を本当に真剣に考えさせられたのである。そのショックの余韻は今もまだ醒めやらぬままだが、とりあえず今回はここまでで終わりにしたい。
あぁそれにしても、中学生の私に「スクール水着をじっくり見ろ」と一言だけでも教えてやりたい...
2000-08-25[n年前へ]
■電子写真業界向けの内輪ネタ
再来週当たり出るはずの「日本画像学会誌」を読めば、「スクール水着の秘密」「エアコンの風は心地よく吹くか？」の原点がわかるかも。
2002-12-03[n年前へ]
■シャボン玉飛んだ
会社を出るときに、夜のエスカレーターホールで同僚がなんだかどこかをじぃ〜っと眺めていた。そこにはシャボン玉がいくつか浮かんでいた。「いったい何処から飛んできたんだろう」と首をひねっていたのである。「何処から飛んできたんだと思います？」と聞かれた私は笑いながら首をひねっていたのである。「あの中には何が入っているんだと思います？」と聞かれても、やはり笑いながら首をひねっていたのである。
そういえば、その何時間か前に職場の居室でもシャボン玉が一つ飛んでいてちょっと私の席の近くがザワザワとしていた。不思議なことに、つついてもはじけないシャボン玉でエアコンの空気流のせいかずっとフワフワと浮かんでいたのだった。私はせっせとお仕事をしていたのだけれど、なんだかちょっとした騒ぎになっていたのだった。
職場でシャボン玉を吹く人がいるとは思えませんし、さてさてあのシャボン玉は一体何処から飛んできたのでしょうね。そして、あのシャボン玉の中には何が入っていたのでしょうね？
」など。