Dynamic drag coefficient and fluid dynamic interaction for active or passive oscillating system

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K04201
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 19010:Fluid engineering-related
• Research Institution: Sendai National College of Technology
• Principal Investigator: Shin-ichiro Nagahiro 仙台高等専門学校, 総合工学科, 准教授 (20419154)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 早川 美徳 東北大学, データ駆動科学・AI教育研究センター, 教授 (20218556)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 逆マグナス効果 / 境界層剥離 / 微小液滴の密度・電荷測定

Outline of Final Research Achievements

The present study experimentally investigates the inverse Magnus effect on a spinning sphere in a flow containing suspended water particles. The lift force is measured by injecting water droplets into a closed return wind tunnel. Our results indicate that the presence of micrometer-sized water droplets significantly affect the onset of the inverse Magnus effect, causing a decrease in the critical Reynolds number and spin ratio at which the direction of the lift force is reversed. Furthermore, we find that the electric charge of water particles plays an important role for the flow around the separation line.

Free Research Field

流体力学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

空中を浮遊する微小液滴の分布が、流体に及ぼす影響についてはレオロジーや粉体物理と関連して多くの研究がなされてきた。本研究では、帯電した微小液滴が非常に低密度な領域において境界層剥離に大きな影響を与えうることを実験的に示した点において、新たな知見を与えたものと考えている。
一方で、スポーツにおいては霧の発生時のボールの軌道変化と関係する身近な問題である。とくにアジアで盛んに行われているソフトテニス競技では霧の発生がボールの軌道を大きく変えることはよく知られており、本研究はこの事実を実験室内で再現し定量的な測定を行なった初めての例となった。