2007 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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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
長谷川 裕晃 Akita University, 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 / 三次元翼 / 水泳 |
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| Research Abstract |
物体から放出される渦の挙動と物体に作用する力の関係から、非定常流体力発生のメカニズムを解明し、推進力を効果的に生み出すための運動方式明らかにするために、翼形状の異なる三次元模型を使用し定常揚力特性と非定常揚力特性に及ぼす影響について研究を行った。また、実際の泳者による流水プールでの実験では、泳者の手のまわりの流れ場解析と泳者のストローク中の動作解析を同時に行い、泳者の運動との関連付けを行った。
三次元翼に関する研究は、昆虫や鳥の羽ばたきに関してさまざまに行われているが、水泳の手の運動と比較すると流れ場のレイノルズ数や扱う無次元周波数などが大きく異なるため、泳者の推進メカニズムにおける非定常流体力の役割は不明のままである。特に、トップスイマーは渦を効率的に用いて泳いでいることが予測される。つまり、流体中に渦を作り出し、これにより運動量を生成し力を得ていると考えられる。こうした渦の挙動と非定常流体力の関係を調べるために、定常失速特性の異なる三次元翼(円盤翼、矩形翼)を使用し、ピッチング運動時の物体周りの流れ場および物体後方での渦の挙動と非定常流体力の関連を明らかにした。その結果、定常失速特性の違いが、ピッチング運動により誘起される流れ場変化に影響を及ぼし、渦の挙動が異なることで非庫常効果に違いが生じることがわかった。
流水プールの実験では、泳者の手の動きと同期して流れ場の測定を行えるシステムを構築した。その結果、泳者の手の迎角、速度の違いで流れ場に放出される渦の強さ、大きさの検討が可能になった。また、モノフィンによるドルフィンキックにおいても、ドルフィンキックー周期の間での各位相での渦の挙動と推進力の関連が明らかになった。
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[Presentation] 非定常流体力と渦の挙動2007
Author(s)
田中一輝・長谷川裕晃
Organizer
日本流体力学会
Place of Presentation
東京大学教養学部
Year and Date
2007-08-08
Description
「研究成果報告書概要(和文)」より
