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アーチェリー矢の空力特性 -飛翔姿勢と乱流遷移-

研究課題

研究課題/領域番号 18K03943
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分19010:流体工学関連
研究機関電気通信大学

研究代表者

宮嵜 武  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (50142097)

研究分担者 高橋 直也  東京電機大学, 工学部, 教授 (40313423)
杉浦 裕樹  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究開発員 (90358664)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020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)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードアーチェリー矢 / 空力特性 / 風洞実験 / 飛翔実験 / 数値計算 / 乱流遷移 / 飛翔姿勢 / 背景風の影響 / MSBS風洞実験 / 再層流化 / 飛翔姿勢制御 / 加速度センサー / 高速度カメラ / 高速度ビデオカメラ / 矢の空力特性 / 境界層の乱流遷移
研究成果の概要

アーチェリー矢の空力特性を風洞実験、飛翔実験そして数値計算によって調べた。アーチェリー競技は矢側面の境界層流れが乱流遷移する速度領域で行われている。そのため、鏃を流線形にしたり、打ち出し時における矢の回転角速度を制御することで、境界層流れを層流化して空気抵抗を減らすことができる。一方、背景風の影響を受ける野外では境界層流れの乱流化が避けられず、的ずれを減らすためには重い矢を高速で放つ必要がある。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、アーチェリー矢の空力特性を風洞実験、飛翔実験によって調べ、アーチェリー競技が矢のシャフト側面の境界層流れの乱流遷移領域で行われていることを指摘し、鏃・シャフト・矢羽の選択や初期角速度の設定によって、矢側面の境界層流れの乱流遷移過程を制御することが競技力の向上につながることを示唆している。また、2種類の実験によって得られた矢の空力特性を用いて、矢の飛翔軌道・飛翔姿勢を数値計算して、野外競技における背景風の影響を調べている。これらの結果は、アーチェリー矢の飛翔に伴う流体現象についての独創的な研究成果であり、流体力学ばかりでなくスポーツ工学分野における貢献が顕著である。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] Influence of Curvature on Drag Reduction by Opposition Control in Turbulent Flow Along a Thin Cylinder2020

    • 著者名/発表者名
      S. Hara, H. Mamori, T. Miyazaki
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Fluid Flow

      巻: 85-108622 ページ: 1-15

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental and computational study of archery arrows fletched with straight vanes2020

    • 著者名/発表者名
      J. Ortiz, A. Serino, T. Hasegawa, T. Onoguchi, T. Maemukai, T. Miyazaki, H. Sugiura
    • 雑誌名

      13th Conference of the International Sports Engineering Association

      巻: on line ページ: 1-6

    • DOI

      10.3390/proceedings2020049056

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 卓球とアーチェリーにおける流体力学2020

    • 著者名/発表者名
      宮嵜武
    • 雑誌名

      ながれ(日本流体力学会誌)

      巻: 39 ページ: 138-144

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Numerical Simulation of Wind Drift of Arrows on the Olympic Venue for Tokyo 20202020

    • 著者名/発表者名
      J. Ortiz, M. Ando, T. Miyazaki
    • 雑誌名

      Athens Journal of Sports

      巻: 7 号: 1 ページ: 1-20

    • DOI

      10.30958/ajspo.7-1-1

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 身近なながれの制御2019

    • 著者名/発表者名
      宮嵜武、守裕也
    • 雑誌名

      ながれ(日本流体力学会誌)

      巻: 38 ページ: 443-448

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Computation of the trajectory and attitude of arrows subject to background wind2019

    • 著者名/発表者名
      Ortiz Julio, Anodo Masato, Murayama Kentaro, Miyazaki Takeshi, Sugiura Hiroki
    • 雑誌名

      Sports Engineering

      巻: 22 ページ: 1-9

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] アーチェリー矢の境界層流れにおける層流-乱流、乱流-層流遷移:加速度センサを用いた飛翔実験2020

    • 著者名/発表者名
      前迎博紀、Ortiz Julio、芹野厚志、宮嵜武
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 矢の側面境界層の2次不安定性2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤一希、小野口貴仁、守裕也、宮嵜武
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 加速度センサを用いたアーチェリー矢の飛翔実験2019

    • 著者名/発表者名
      芹野厚志、Ortiz Julio、宮嵜武、杉浦裕樹
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 先端形状が矢側面の境界層に与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      池田智彦、芹野厚志、中野裕太、宮嵜武、高橋直也、岩津玲麿
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 鏃を装着したアーチェリー用ベアシャフトをすぎる流れの数値計算2019

    • 著者名/発表者名
      岩津玲麿、中野裕太、、高橋直也、、宮嵜武
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] アーチェリー矢の飛翔軌道と飛翔姿勢に対する背景風の影響:A/C/E矢とX10矢の比較2018

    • 著者名/発表者名
      安藤雅人、Ortiz Julio、宮嵜武、杉浦裕樹
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] アーチェリー矢の飛翔軌道と飛翔姿勢~背景風による影響の推定~2018

    • 著者名/発表者名
      Ortiz Julio、安藤雅人、宮嵜武
    • 学会等名
      日本機械学会2018年度年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 矢の側面境界層の線形不安定性解析2018

    • 著者名/発表者名
      長谷川俊成、芹野厚志、宮嵜武、高橋直也、岩津玲麿
    • 学会等名
      日本機械学会2018年度年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-03-16  

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