1998 Fiscal Year Annual Research Report
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09651013
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
戸田 保幸 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20172166)
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| Keywords | 屈曲型推進翼 / 魚の泳ぎ / 加減速運動中の流れ / CFD(数値流体力学) / Navier-Stokes方程式 / 推進器 |
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| Research Abstract |
魚や水中哺乳類の遊泳に特徴的な進行波を有する屈曲型の運動翼のについて、その流れの特徴や推進器への利用に関する基礎的な研究を行った。主な手法は2次元のNavier-Stokes方程式を数値的に解く数値流体力学の手法を用いて行った。今年度得られた結果の概要は以下の通りである。
(1) 昨年度から行っているプログラムの精度向上及び精度確認のため様々な理論的に解が得られる流れについて計算を行い比較検討を行った。加速を伴う平板周りの流れについては無限平板の加速時の解と比較し、また定常に至る過程や定常状態でのブラジウスの解と比較しよい一致を見た。翼型や角柱の加速時の流れについては渦の発生が小さいとき、非粘性流の計算法で得られる付加質量と一致した力が得られ、圧力分布もよい一致を見た。
(2) 角柱の加減速運動については、水槽実験も行い比較検討した。その結果過渡的な流体力の特性を本研究で開発したプログラムはよく推定できることが明らかになった。
(3)昨年までの研究で推進器としては通常の魚の動きはそれほどよくないことがわかっていたので、かれいやもんごういかなどが低速で遊泳している場合の鰭運動を模擬した厚さのない翼周りの流れを解いた。屈曲型運動の周期を順次変化させ計算した結果、運動を変化させたときの力の追従は非常によく、また効率のよい部分では50%をこえる効率が得られることも明らかになった。プロペラほど効率はよくないが低速で自由に動き回る水中ロボット等には応用可能と思われる。今後の3次元計算模型実験が望まれる。
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