| 研究課題/領域番号 |
20H04066
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分59020:スポーツ科学関連
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
浅井 武 筑波大学, 体育系(名誉教授), 名誉教授 (00167868)
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| 研究分担者 |
洪 性賛 東京工業大学, リベラルアーツ研究教育院, 研究員 (10638547)
小池 関也 筑波大学, 体育系, 教授 (50272670)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
12,740千円 (直接経費: 9,800千円、間接経費: 2,940千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2020年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
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| キーワード | ボール / 空力 / 回転 / 無回転 / サッカー / バレーボール / 渦 / マグナス力 / フリーフライト / 抗力 / 可視化 / 流体 / キック / マグナス / 臨界レイノルズ数 / スポーツ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，回転，及び無回転（低回転）で自由飛翔するスポーツボール（サッカー，バレー，ラグビー）の飛翔軌跡，非定常流体力，及び非定常渦構造を，3次元モーションキャプチャシステム，ボールインパクトロボット，表面流れ計測用特製ボール（タフトボール），高速カメラ，ステレオ流体可視化システム（Particle Image Velocimetry）を用いて高精度に同時計測し，ボール飛翔軌跡と，流体力，渦構造の関係を検討すると共に，ボールリリース時（インパクトを含む）の初期条件（直線運動と回転運動）やボール変形，打突形状が，ボール飛翔軌跡や非定常流体力に与える影響を明らかにする．
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| 研究成果の概要 |
回転しながら自由飛翔するスポーツボールの非定常揚力は，飛翔速度の低下と回転数の減少により，低下すると考えられた．低回転で自由飛翔するスポーツボールの非定常揚力は，ボール後流の非定常性に強く依存し，ボール後流におけるラージスケールの渦対の形成，崩壊，再形成（反転）等により，大きく動揺すると考えられた．ボールインパクト時におけるインパクト面の迎え角は，ボール回転数を制御する大きな要因になっており，ボール後流の渦動態に大きな影響を与えていると考えられた．この迎え角やボール射出速度，角度を制御するインパクト技術を駆使することにより，非定常流体力を効果的に利用したスポーツ技術を発揮できると考えられた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では，流体科学，スポーツ科学，スポーツコーチングを連携させて，非定常流体力が大きく影響を与える，スポーツにおける変化球のメカニズムや実現方法を示した．また，それを応用したボールキック技術を示し，従来，効果的だが，習得が困難であった，無回転キック技術の普及，発展に大きく貢献すると考えられる．また，本研究におけるスポーツボールの非定常流体力特性やボール射出技術特性は，他のバレーボールやベースボール等のボールゲームに応用可能であり，原因が明らかでない変化球のメカニズムが検討出来るだけでなく，実現方法が不明瞭な打撃（投球）技術についても，科学的，コーチング学的見通しを与えると考えられる．
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