2005 Fiscal Year Annual Research Report
非定常流体力発生メカニズムの解明と水泳の推進力への活用
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17500411
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
長谷川 裕晃 秋田大学, 工学資源学部, 講師 (90344770)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松内 一雄 筑波大学, 大学院・システム情報工学研究科, 教授 (70111367)
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| Keywords | ダイナミックリフト / 非定常流体力 / ピッチング運動 / 揚力 / 抗力 / 動的失速 / 水泳 |
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| Research Abstract |
水泳の推進力における非定常流体力の役割を調べるために、風洞試験では前縁はく離渦の挙動に着目して研究を行った。また、実際の泳者による流水プールでの泳者の手の周りの流れ場解析は、泳者のスキルの違いによる渦の強さの評価を実施した。
前縁からのはく離渦(Leading Edge Vortex: LEV)は、これまで2次元翼を用いた他の研究では高揚力化に重要であることが指摘されてきており、昆虫の羽ばたきなどではその重要性も明らかにされつつある。しかしながら、多くが2次元模型での成果のため、3次元模型の場合や特に3次元模型前縁形状の違いにともなう渦構造の違いが非定常流体力に及ぼす影響については、十分に解明されているとはいえない。さらに、昆虫の羽ばたきなどで扱う非定常性を示す無次元振動数は、水泳の泳者と比較すると大きく異なるため、水泳の推進力に及ぼす非定常流体力と3次元渦構造の関係はまったくわかっていない。そこで、特に前縁形状の違いでの非定常流体力に及ぼす影響およびLEVの挙動を調べた。前縁形状での比較としては、代表的な形状と考えられる三角形、正方形、円形の模型を製作し実施した。また、円形に関しては、前縁部分の曲率および断面形状の異なる代表面積の等しい2種類の模型も製作した。模型にピッチング運動をさせた場合、迎え角増加と減少での非定常揚力曲線の履歴が、前縁形状で大きく異なり、動的失速角、最大非定常揚力係数に影響を及ぼすことが確認できた。その理由については、現在PIV測定および流れ場の可視化を行い調べているところである。
泳者周りの流れ場測定からは、渦の発生周期のその間の運動量の変化を調べ、発生する渦の強さに関連し、推進力が大きくなっていることを確認した。これは、泳者のスキルの違いで強い渦が発生していることにも対応している。
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