2021 Fiscal Year Research-status Report
Research for low resistance posture of cyclist based on wind tunnel experiments and computational fluid dynamics
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20K11413
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
洪 性賛 筑波大学, 体育系, 助教 (10638547)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浅井 武 筑波大学, 体育系, 教授 (00167868)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 自転車 / 風洞実験 / 数値計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度は，風洞実験と同様の条件（姿勢）に対してCFDのシミュレーション手法を用い，各姿勢における空気流れ（剥離点の変化（移動）や渦の生成・成長・崩壊など）を3次元で比較検討した。可視化実験から得られた結果は，風洞実験からの結果と比較検討することで，自転車選手の姿勢変化が選手周りの空気流れに及ぼす影響と選手に当たる空力特性について検討した。先ず，風洞実験において使用したマネキンを元に，選手を乗せた競技用自転車の3 次元モデルを作成した。このモデルについて数値流体解析PowerFLOW5.5を用いて2種類の速度（case1＝16m/s，case2＝20m/s）についてモデル周りの流動解析を行った。解析対象の競技マネキンについては，ヘルメットやスキンスーツ，バイクシューズを装着したもので，クランク角度については，地面に並行する角度で固定し，解析空間は 4.2m，0.8m，1.8mの領域に基準サイズ 5mmの約2億個のセルで構成して計算を行った。
その結果，選手表面における圧力コンターから，モデルへの流れに対し淀み点となるヘルメットや，肩から腕，太ももから足といった部位において圧力が高くなっていることが分かった。また，選手にとって肩や足の付け根から足首までの側面において圧力が低くなり，脇の下や太ももから臀部にかけて流れが剥離していることが分かった。これらの数値解析結果から，選手の頭部および腕部と脚部についての空気抵抗が大きいのが解明された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度では，風洞実験を中心にサイクル選手の空気抵抗について検討を行った。今年は、風洞実験から得られたデータを用いて3次元モデルを作成，選手の基本姿勢を対象にCFDシミュレーションを利用して解析を行ったので、計画通りおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
自転車選手の各々の条件（姿勢）から得られた研究結果を定量化（データベース）することで姿勢による選手への空気力が予測できる。さらに，選手周りの空気流れを変化させる流体力学的メカニズムが明らかにする。
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| Causes of Carryover |
コロナのため、学会参加なとの出張が出来無くなったためです。
今年は、昨年よりは研究成果の発表ができると思うので、論文投稿だけではなく、国際学会での発表を行うように計画している。
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[Book] Contemporary Advances in Sports Science2021
Author(s)
Francis Mundia Mwangi, Yasushi Enomoto, Sungchan Hong, Saravana Perumal Shanmugam, Xiaojie Tian, Elijah Gitonga Rintaugu, Noriyuki Fuku and Tetsuhiro Kidokoro
Total Pages
336
Publisher
IntechOpen
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