| 研究課題/領域番号 |
19K04844
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 金沢工業大学 |
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研究代表者 |
岡本 正人 金沢工業大学, 工学部, 教授 (70462124)
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| 研究分担者 |
佐々木 大輔 金沢工業大学, 工学部, 教授 (60507903)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 昆虫の翅 / ヒーヴィング運動 / 突風応答 / 低レイノルズ数 / 風洞実験 / CFD / 非定常翼 / 翼の空力特性 / シミュレーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
昆虫は、航空機の翼とは大きく異なる特有の形態の翅を持ち、羽ばたき翼による高い運動性能や突風などの外乱にも対応できる飛行能力を有している。昆虫は翅に作用する非定常空気力を積極的に利用していると考えられるが、運動する翼の風洞実験は、翼の質量による慣性力が大きいため計測が困難でその実験結果は少ない。そこで、独自の風洞装置を開発することにより昆虫サイズの翼が運動した場合の非定常空気力学特性について実験を実施する。同時に、数値流体力学（ＣＦＤ）解析を進め、これらの結果から昆虫の翅の形態とその非定常翼空力特性の関係を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
飛翔昆虫は、翅の羽ばたき運動によって推進力と非定常空気力を利用した高い運動性能を持つ。これらの翅は、断面などにおいても独特の形状を持つ。そこで、一様流中で運動する翼の非定常空力特性を、風洞実験により明らかにすることを研究の目的とした。本研究では、翼模型を静止させた状態で風洞にヒーヴィング運動を与える「ヒーヴィング風洞装置」を開発した。その結果、翼の運動による慣性力の影響を受けずに、翼に作用する空気力やモーメントの計測に成功した。さらに、流れの可視化や圧力分布計測から、その非定常翼特性を捉えることができた。同時に、CFD（数値流体力学）解析を進め、実験結果と比較してその有効性を検証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で開発した風洞装置は、一様流中で運動する翼に作用する空気力の計測だけではなく、垂直突風を受ける翼の突風応答特性に対しても有効な実験方法として提案できる。この装置による実験結果は、論文としてまとめると共に学会において発表してきた。また、飛翔昆虫の翅には航空機とは異なった多くの形態的特徴があり、その流体力学的な解明は、生態の解明に貢献できるだけではなく、バイオミメティクス（生物模倣技術）として工学的応用が期待できる。航空機では、現在開発が盛んになってきた超小型無人航空機や、地球よりも低密度環境の火星で飛行する火星探査無人航空機のような低レイノルズ数航空機の空力特性として応用が可能である。
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