2011 Fiscal Year Annual Research Report
非定常推進理論に基づくシンクロのスカルによる推進力発生メカニズム
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23650383
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
松内 一雄 筑波大学, システム情報系, 教授 (70111367)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2012-03-31
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| Keywords | シンクロナイズドスイミング / 非定常流体力 / スカル / PIV / 三次元動作分析 |
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| Research Abstract |
シンクロナイズドスイミングでは手と足の運動により水から力を得て、体の推進もしくは重力に逆らって体の位置を保持することにより演技する競技である。しかし、この運動によって発生する力がどのようなメカニズムで生じているかについてはこれまでほとんど研究されてこなかった。このため力の発生に関する知見は極度に乏しかった。手の運動-特に、フラットスカルとサポートスカル-に注目すると、簡単には往復運動が主であるにもかかわらず発生する流れはこの運動の方向とは垂直な方向である。このような流れを把握するには三次元的な解析が必要で、かつ、非定常な流れであることを認識する必要がある。まず、この手周りの流れ場に関する情報を得るために最新のPIV(粒子画像流速測定)技術を用いて時間的に変化する流れ場(速度場と渦度場)を可視化した。渦の発生とこれに伴う運動量の生成が明確にされた。この運動量の生成が力の発生の源となっていることかが改めて確認された。さらにこの生成を詳しく見るために手の運動を三次元動作分析にかけた。これにより手の運動(位置の変化と手のひらの角度)と流れ場の時間的な変化を同時計測により求めた。これによりインスカルからアウトスカルの遷移過程、アウトスカルからインスカルの遷移過程の詳細が明らかにされ、この過程の重要性が明らかになった。また、この手の運動によって発生する流れ場に付随してしばしば発生する竜巻状の渦(whirl pool)の挙動についても研究を行った。発生の詳しいメカニズムについてはまだ疑問が残っているが、この渦に伴って下流方向への運動量の生成、渦の移動軌跡等、発生後の振る舞いについては明確にできた。なお、本学の学生でシンクロナイズドスイミングの選手に被験者をお願いした。
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