2020 Fiscal Year Research-status Report
水棲生物のもつ筋力を考慮した変形による水面付近の自律推進・跳躍メカニズムの解明
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17K06148
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
白崎 実 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 准教授 (50302584)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 計算流体力学 / 固気液3相流れ / 自由界面 / 生物流体 / 魚の遊泳 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，特に水面近くにおける魚の遊泳，急加速，そして跳躍に至る一連の運動について，魚が持つ筋力やエネルギーを考慮した自身の変形による自律推進についての解析を計算流体力学により実施する．本研究の成果は，現実の魚の遊泳挙動の把握の他，魚型ロボットの水面付近での効率的な遊泳，制御につながる可能性がある．
強制的に変位を与えるのではなく，実際の魚のように骨格に「筋力」が作用し，流体から受ける力との相互作用によって全身の変形が決まって流体中を推進する計算モデルによる解析を行った．背骨を模擬した連結された剛体からなるモデルに対して，筋力として連結部にトルクを与え，復元力，拘束力を考慮して，魚型モデルが筋力によって流体力と相互作用しつつ変形し，推進する現象を再現した．昨年度に引き続き，条件やパラメータが推進，遊泳に与える影響について調べた．さらに，これまでは，拘束力をLagrangeの運動方程式を用いて考慮してきたが，取り扱うモデルの自由度を高め，プログラムへの実装を容易にするために，Newtonの運動方程式において拘束力を満足させる手法を導入し，基本的な連結された物体の運動を対象としてその妥当性を確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
採用したモデルにおいて条件やパラメータが推進，遊泳に与える影響についての新たな知見を得ることができた．また，拘束力を満足させる手法を変更することで，計算や実装の自由度を上げることができることを確認した．しかし，今年度は社会情勢の影響もあり，当初の予定よりは進捗が芳しくなかったためこのような区分とした．
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| Strategy for Future Research Activity |
自身の筋力によって変形し自律推進する魚モデルの水面近くでの遊泳についての解析を引き続き進める．現象が複雑であることから，調査する内容をある程度絞った上で成果をまとめる予定である．
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| Causes of Carryover |
今年度は社会情勢の影響もあり，予定していた進捗が得られず次年度使用額が生じてしまったが，残り期間を勘案した再調整を行い，適切に使用する予定である．
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