2023 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of a framework for individual analysis of aerodynamic characteristics of ski jumpers.
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19H04003
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| Research Institution | Hokusho University |
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Principal Investigator |
山本 敬三 北翔大学, 生涯スポーツ学部, 教授 (00405698)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森 敏 東海大学, 国際文化学部, 教授 (00580846)
松澤 衛 北翔大学, 教育文化学部, 教授 (20433469)
坪倉 誠 神戸大学, システム情報学研究科, 教授 (40313366)
宮本 直人 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 特任准教授 (60400462) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | スキージャンプ / 数値流体解析 / 空力特性 / 姿勢変化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、モーションセンサによる動作計測、3次元CGアニメーション、および数値流体解析の技術を統合し、体型や動作の多様性を考慮した動作全般の流体解析のフレームワークの構築を目的としていた。着衣式のモーションセンサを用いて、実際のスキージャンプ試技中の選手の動き（スキー板を含む）を計測した。この動作データと選手の表面形状データを用いて、3次元アニメーションを作成し、踏み切り動作から着地動作までの一連の動作を対象に数値流体解析を行った。本研究で使用した流体解析ソフトウェアは、理化学研究所と神戸大学が共同開発したCUBEであった。CUBEの特徴として、階層直交格子を用いたBuilding CUBE Methodと埋め込み境界法（Immersed Boundary Method; IBM）を用いていた。IBMは、Lagrange粒子を用いて物体形状を再現する手法であり、物体形状が変化する移動境界問題に適した手法であった。数値流体解析での流入速度と方向については、計測時に選手に装着したGPSセンサで計測された位置情報から算出した。フレームワークの構築を完成させ、2名のスキージャンパー（熟練選手と非熟練選手）の流体解析に成功していた。両者の比較から、熟練選手の空力特性の特異性を抽出した。結果、熟練選手は初期フライトとフライト後半に、空力的な優位性を獲得していたことが明らかとなった。熟練選手では、初期フライトに揚抗比（飛行性能を表す指標値の一つ）が短時間に急激に増加することが観察され、フライトの早い段階で空力的優位性を獲得していることが示された。また、この揚抗比は着地直前まで減少することなく、フライト全般において、空力的優位性を維持していることが分かった。非熟練選手では、フライト後半に揚抗比が減少していた。ジャンパー周辺の気流状態の観察では、熟練選手の背面部を流れる気流の乱れが少なく、これが、フライト後半に揚力を増加させる因子の一つと考えられた。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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