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チョウの飛翔メカニズムの解明と超小型飛翔体への応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K18012
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 流体工学
研究機関信州大学

研究代表者

鈴木 康祐  信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (10735179)

研究協力者 吉野 正人  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード羽ばたき飛翔 / 格子ボルツマン法 / 埋め込み境界法 / 流体工学 / 飛行性能 / 翼の柔軟性 / 翼の形状 / 羽ばたき機構 / 翼の質量
研究成果の概要

超小型飛翔体への応用を目指し,蝶を模擬した簡単な数値計算モデルを用いて,蝶の飛翔メカニズムの研究を行った.まず,翼の形状,翼の質量,翼の柔軟性といった,翼を構成する基本的な要素が,飛行性能に与える影響を調べた.また,翼の羽ばたき方を変えることによる,揚力・推力向上や姿勢制御の検討を行った.その結果,簡単なモデルであっても,適した要素,羽ばたき方であれば,実際の蝶の質量を支えるだけの揚力や,実際の蝶の巡回速度を達成するほどの推力を発生でき,かつ姿勢制御も可能であることを示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

研究期間内に実施した研究はいずれも,蝶の飛翔メカニズムを解明するための基礎的な研究であり,実際のモノ(超小型飛翔体)への応用はまだできていない.しかしながら,本研究を通して,蝶の飛翔メカニズムに関して多くのことが明らかになるとともに,蝶の飛行性能を超えるデザインも可能であることが示唆されている.これらの知見を用いて超小型飛翔体を設計できれば,今までにない小型・軽量でかつ俊敏なドローンが開発できると期待される.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件)

  • [国際共同研究] Rutgers University(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] A trapezoidal wing equivalent to a Janatella leucodesma’s wing in terms of aerodynamic performance in the flapping flight of a butterfly model2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Kosuke、Yoshino Masato
    • 雑誌名

      Bioinspiration & Biomimetics

      巻: 14 号: 3 ページ: 036003-036003

    • DOI

      10.1088/1748-3190/aafde3

    • NAID

      120007113466

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Simulations for Aerodynamic Performance of a Butterfly-Like Flapping Wing-Body Model with Various Wing Planforms2018

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Suzuki、Masato Yoshino
    • 雑誌名

      Communications in Computational Physics

      巻: 23 号: 4 ページ: 1099-1117

    • DOI

      10.4208/cicp.oa-2016-0238

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A stress tensor discontinuity-based immersed boundary-lattice Boltzmann method2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Kosuke、Yoshino Masato
    • 雑誌名

      Computers & Fluids

      巻: 印刷中 ページ: 593-608

    • DOI

      10.1016/j.compfluid.2018.03.027

    • NAID

      120007113467

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A thermal immersed boundary-lattice Boltzmann method for moving-boundary flows with Dirichlet and Neumann conditions2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Kosuke、Kawasaki Tsuyoshi、Furumachi Naoki、Tai Youming、Yoshino Masato
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      巻: 121 ページ: 1099-1117

    • DOI

      10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.01.033

    • NAID

      120007113468

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aerodynamic comparison of a butterfly-like flapping wing-body model and a revolving-wing model2017

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Kosuke、Yoshino Masato
    • 雑誌名

      Fluid Dynamics Research

      巻: 49 号: 3 ページ: 035512-035512

    • DOI

      10.1088/1873-7005/aa6b78

    • NAID

      120007113450

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of wing mass in free flight of a two-dimensional symmetric flapping wing-body model2017

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Kosuke、Aoki Takaaki、Yoshino Masato
    • 雑誌名

      Fluid Dynamics Research

      巻: 49 号: 5 ページ: 055504-055504

    • DOI

      10.1088/1873-7005/aa7a9a

    • NAID

      120007113451

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Flight control simulations of a butterfly-like flapping wing-body model by the immersed boundary-lattice Boltzmann method2016

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Nakatani, Kosuke Suzuki, Takaji Inamuro
    • 雑誌名

      Computers & Fluids

      巻: 133 ページ: 103-115

    • DOI

      10.1016/j.compfluid.2016.04.027

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Accuracy of the laminar boundary layer on a flat plate in an immersed boundary-lattice Boltzmann simulation2016

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Suzuki, Iori Okada, and Masato Yoshino
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Science and Technology

      巻: 11 号: 3 ページ: JFST0017-JFST0017

    • DOI

      10.1299/jfst.2016jfst0017

    • NAID

      130005279609

    • ISSN
      1880-5558
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Effect of chord-wise wing flexibility on flapping flight by a butterfly-like flapping wing-body model: immersed boundary-lattice Boltzmann simulations2018

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Suzuki、Takaaki Aoki、Masato Yoshino
    • 学会等名
      27th International Conference on Discrete Simulation of Fluid Dynamics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 埋め込み境界-格子ボルツマン法を用いた蝶を模した羽ばたき翼-胴体モデルの推進力向上とピッチング回転制御2018

    • 著者名/発表者名
      中井史也、鈴木康祐、吉野正人
    • 学会等名
      第32回数値流体力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 三次元羽ばたき飛翔解析における渦法と埋め込み境界{格子ボルツマン法の比較研究2018

    • 著者名/発表者名
      加藤武志、鈴木康祐、吉野正人、Mitsunori Denda
    • 学会等名
      第32回数値流体力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] An immersed boundary-lattice Boltzmann method using discontinuities of stress tensor and heat-flux vector on boundaries2017

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Suzuki
    • 学会等名
      26th International Conference on Discrete Simulation of Fluid Dynamics 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 蝶の翼形状と同程度の空力性能を持つ台形翼:埋め込み境界-格子ボルツマン法による数値計算を用いた探索2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木康祐
    • 学会等名
      第31回数値流体力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 蝶の羽ばたき飛翔のモデル化とその進展2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木康祐
    • 学会等名
      2017 年度研究集会「生物流体力学における基礎問題と応用問題」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 応力テンソルの不連続条件を用いた埋め込み境界-格子ボルツマン法の提案2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木康祐
    • 学会等名
      第30回数値流体力学シンポジウム
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都)
    • 年月日
      2016-12-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of wing mass in free ight by a butter y-like 3D apping wing-body model2016

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Suzuki
    • 学会等名
      APS 69th Annual DFD Meeting
    • 発表場所
      Portland, USA
    • 年月日
      2016-11-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 応力テンソルの不連続性を用いた新しい埋め込み境界-格子ボルツマン2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木康祐
    • 学会等名
      第29 回計算力学講演会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2016-09-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Immersed boundary-lattice Boltzmann simulations for aerodynamic performance of a butter y-like apping wing-body model with various wing planforms2016

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Suzuki
    • 学会等名
      25th International Conference on Discrete Simulation of Fluid Dynamics
    • 発表場所
      Shenzhen, China
    • 年月日
      2016-07-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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