2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of the Mobile Fluid Laboratory for PBL Education
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17K01056
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
高藤 圭一郎 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 講師 (10461485)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白山 晋 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (10322067)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 流体実験 / ポータブル実験装置 / ＰＢＬ教育 / 可視化 / 視線計測 / ３Ｄプリンター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
工学教育においてCAE の果たす役割が大きくなっている．我々も竹とんぼを題材としたPBL 教育においてCAEを利用している．結果が簡単に得られ，CAEの教育効果は高いといえる．しかし一方で，実世界との乖離が大きな問題になっている．我々は，この乖離を埋めるため，実際に竹とんぼを作らせ，どのような飛行結果になるかを調べさせ，CAE 結果との比較を加えるという方法を試みている．この中で，流れの可視化実験を加えると，流体現象に興味を示すようになり，基礎力の向上につながる可能性が見出された．また，実験を簡易的に実施できることが学習効果を高める上で鍵となることがわかってきた．そこで，簡易的に，安価に，安全に実施できる流れの可視化，および計測法から構成される「ポータブル流体実験室」の構築を，①安全かつ明瞭なシート光生成装置とトレーサー発生装置の開発，②小型，かつ安定性の高い回転装置の開発，③乱れの少ないポータブル風洞の開発，④実験の見方の教示手法の開発という４つのサブテーマに従って，進めてきた．
これまで,①では昨年度3Dプリンターを用いて製作した回転光源を用いて，竹とんぼ発射台から発射された竹とんぼの翼端渦の可視化を実際に行い，射出直後の２回転程度ではあるが画像にて翼端渦をとらえることが出来た．②ではこれまでバッテリーを接続したモーターで回転させていた回転翼を，100V電源で駆動する産業用モーターに置換した派生装置を開発した．これにより安定性の高い回転装置の開発への端緒が得られた．③としては概念設計に基づき簡単な試作を行い，実際に駆動させて可視化を試み，目視レベルでの良好な結果を得られた．④については視線計測によって３次元の見方を分析した結果についてとりまとめを行った．
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