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カエルの飛び込みにともなう水しぶき形成と音の発生

研究課題

研究課題/領域番号 21656055
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 流体工学
研究機関東洋大学

研究代表者

望月 修  東洋大学, 理工学部, 教授 (50157830)

研究期間 (年度) 2009 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2010年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2009年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
キーワードカエル / 水飛沫 / 水流音 / 親水性 / 衝突 / 気泡 / 衝突速度 / 水しぶき
研究概要

物体が水面に衝突する際,水しぶきが上がり,バシャン,ピチャンといった音がすることは身近によく経験する.本研究の工学的目標は生物に見習って(バイオミメティクス)このような水しぶきの飛散を低減すること,生活騒音を低減することである.
模型を用いて,先頭形状,後尾形状,表面性状(親水性,疎水性など)の水しぶきおよび発生音に対する影響をレイノルズ数,ウェーバー数,フルード数を系統的に変えて、高速度カメラを用いた計測・観測を行うことによって調べた.高分子ゲル表面上の速度分布計測(PIV法)を行い,水流と壁面材質の干渉を調べた結果、高分子ゲルでも膨潤度が高いとスリップ速度が大きくなることがわかった.すなわち,突入物体表面上の水膜流の速度が速くなるのでスプラッシュを飛ばし易くなる.このことは本研究によって初めて明らかになったことであり,予想と全く逆の結果であった.気泡の取り込みに関しては,物体の突入速度によって,3通りに分類できることを明らかにした.その結果,発生する音も3通りあることがわかる.すなわち,水の音は気泡の音であるから,音の発生は気泡の取り込まれ方に依存する.親水性の表面であると,物体が水中に空気柱を作りやすくなり,それが細かくちぎれることによって,多くの気泡が水中に取り込まれる.先頭形状および後尾形状として半球,円柱,円錐,頭を切った円錐,回転放物体,流線型物体の組み合わせを試した結果,先頭形状は細かな水滴状の飛沫の形成に影響し,後方形状は水中に形成される空気柱のちぎれ,すなわち,気泡形成に影響することを明らかにした.

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2011 2010 2009

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (12件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Influence of head shape of solid body plunging into water on splash formation2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Kubota, O.Mochizuki
    • 雑誌名

      J.of Visualization

      巻: vol.14 ページ: 1-9

    • NAID

      10028212605

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elemental structure of splash generated by a plunging solid body2010

    • 著者名/発表者名
      K.kubota, O Mochizuki
    • 雑誌名

      J.of Flow Visualization and Image Processing

      巻: Vol.17 ページ: 359-369

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Splash Formation by a Spherical Body Plunging into Water2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Kubota, O.Mochizuki
    • 雑誌名

      J.of Visualization vol.12

      ページ: 339-346

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Influence of head shape of plunging body on splash formation2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Kubota, O.Mochizuki
    • 学会等名
      The 14th International Symposium on Flow Visualization (ISFV14)
    • 発表場所
      Daegu, Korea
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 突入物体の表面性状とスプラッシュ2010

    • 著者名/発表者名
      横山真男、窪田佳寛、望月修
    • 学会等名
      第88期流体工学部門講演会
    • 発表場所
      金沢大(米沢)
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 親水性物体が及ぼすスプラッシュ形成への影響2010

    • 著者名/発表者名
      窪田佳寛, 稲葉利彦, 望月修
    • 学会等名
      可視化情報学会全国講演会(鹿児島2010)
    • 発表場所
      国分シビックセンター(鹿児島)
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] カエル皮膚表面上の流れ2010

    • 著者名/発表者名
      菊地謙次, 稲葉利彦, 市川誠司, 望月修
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2010
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 生体表面を模擬したハイドロゲル上の流れ2010

    • 著者名/発表者名
      菊地謙次, 市川誠司, 望月修
    • 学会等名
      日本機械学会2010年度年次大会
    • 発表場所
      名古屋工業大(名古屋)
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Splash generated by a body plunging into water2009

    • 著者名/発表者名
      窪田佳寛, 望月修
    • 学会等名
      The 7th Pacific Symposium on Flow Visualization and Image Processing(PSFVIP-7)
    • 発表場所
      Kaoshiung, Taiwan
    • 年月日
      2009-11-16
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 物体の先頭形状が及ぼすスプラッシュ形成への影響2009

    • 著者名/発表者名
      窪田佳寛, 望月修
    • 学会等名
      可視化情報学会全国講演会(米沢2009)
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2009-10-24
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 物体衝突によるスプラッシュの形成2009

    • 著者名/発表者名
      窪田佳寛, 望月修
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2009講演会
    • 発表場所
      東洋大学
    • 年月日
      2009-09-02
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Splash Formation Caused by Frog Dive into Water Surface2009

    • 著者名/発表者名
      窪田佳寛, 望月修
    • 学会等名
      4th International Symposium on Aero Aqua Bio-Mechanics(ISABMEC2009)
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2009-08-29
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 「古池や蛙飛び込む水の音」を科学する2009

    • 著者名/発表者名
      望月修
    • 学会等名
      市民フォーラム2009 in 筑紫「生活とロマンの可視化」
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2009-03-28
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 物体衝突に伴うスプラッシュの形成2009

    • 著者名/発表者名
      窪田佳寛, 望月修
    • 学会等名
      第13回東洋大学工業技術研究所 講演会
    • 発表場所
      東洋大学
    • 年月日
      2009-02-26
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Splashes by a frog diving into water2009

    • 著者名/発表者名
      窪田佳寛, 望月修
    • 学会等名
      International Conference for nonlinear Sciences Sapporo Winter School
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2009-02-10
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [図書] 生物に学ぶ流体力学2011

    • 著者名/発表者名
      望月修, 市川誠司
    • 総ページ数
      168
    • 出版者
      養賢堂
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2016-04-21  

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