H9 ヘレ・ショー装置 — 流体工学 実習装置・教育機器・教材1. 概要
ヘレ・ショー（Hele-Shaw）装置は、定常流の中に流線（ストリームライン）を可視化するものです。これにより、学生は様々な「湧き出し（ソース）」や「吸い込み（シンク）」の配置を研究したり、多種多様なモデルを用いた実験を行ったりすることができます。本装置における流体の挙動は、2次元のラプラス方程式によって記述されます。したがって、講師はこの装置を用いて、空気力学、電気工学、熱流体工学といった他の工学分野における現象を視覚的に説明することも可能です。
本装置は、気泡を含まない安定した給水と、適切な排水設備が整った環境下で動作します。装置の主要部は、2枚の平板の間に形成された流路（チャンネル）から構成されています。流路内を流れる水はレイノルズ数が低い状態にあるため、慣性力の影響は無視できるほど小さくなります。
流路の上流端に設けられた複数の小孔から染料を注入することで、流線が可視化されます。流路の上部カバーは取り外し可能なグリッド構造になっています。本装置には、様々な形状のモデルを切り出して作成するためのゴムシートが付属しています。このモデルを2枚の平板の間に挟んで配置すると、モデルの周囲を流れる流線のパターンを観察することができます。また、バルブや真空ポンプを操作することで、2つの「湧き出し」および2つの「吸い込み」（あるいはそれらを任意に組み合わせた配置）を設定し、実験を行うことが可能です。
実験を行う際は、まず通水を開始し、流線がはっきりと視認できる程度の量になるよう、染料用バルブを開きます。学生は単一の「湧き出し」や「吸い込み」を用いた実験に加え、複数の流出・流入点を様々に組み合わせた実験を行うこともできます。なお、真空ポンプを使用することで、「吸い込み」点における吸引力を高めることが可能です。
装置内の自由流の中にモデルを配置し、その周囲の流線を研究する際は、付属のゴムシートから所定の形状（モデル）を切り出します。その後、切り出したモデルを装置の2枚の平板の間に挟み込み、通水を開始します。
安定した水頭（ヘッド）を確保し、滑らかな流れを実現するために、TecQuipment社ではオプションの「ヘッダータンク（H9a）」をご用意しています。
2. 主な特長：
• 様々な形状の物体周囲に生じる、多種多様な流れのパターンを視覚的に効果的に実演可能
• 個人学習やグループ学習における実演教材として最適
• コンパクトな卓上型で、自立設置が可能
• 付属のシートからモデルを容易に切り出し可能（ほぼあらゆる形状に対応）
• 非圧縮性ポテンシャル流れ（空気力学）の入門教材として最適
• 湧き出し点（ソース）および吸い込み点（シンク）を装備
• 土壌中の浸透流に関する問題も実演可能
3. 学習成果：
2次元空間における様々な流れの可視化実験（以下を含む）
• 一様流中における湧き出し点と吸い込み点
• 一様流中における二重極（ダブレット）
• 円柱（円盤）および翼型（エアフォイル）周囲の流れ
• オリフィスおよびディフューザを通過する流れ
• 熱交換器内部の流れ
• 運動量保存の式
• 2枚の平行平板間における層流（流れの挙動）
• 平均流速に関する式（土壌浸透流を含む）
• ポテンシャル流れに関する諸関係
