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2017 年度 実績報告書

スポーツボールの飛翔軌道を予測する可視化システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 15K16442
研究機関筑波大学

研究代表者

洪 性賛  筑波大学, 体育系, 助教 (10638547)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードサッカーボール
研究実績の概要

平成29年度は,CFD解析により,サッカーボール表面近傍の空気の流れ(後流)を可視化し,回転及び無回転サッカーボールに働く抗力,揚力,横力(マグナス力)やボール周りの流れを,可視化・解析することにより,その空力特性や渦構造を明らかにした.CFDにおける回転及び無回転ボールの後流の支配的渦構造として,頻繁にラージスケールの渦対が観察された.無回転及び低回転ボールの渦対は,進行軸回りの回転や崩壊など,不安定に大きく変動する傾向を示していた.この不安定な変動は,無回転及び低回転ボールに生起するナックリング・エフェクトの原因の一つになっていると考えられる.一方,回転ボール後流の渦対は,無回転のそれに比べて安定している傾向が観察された.).これらのことから,回転ボールにおける横力係数のラージスケールの変動は,無回転のそれに比べて小さいと考えられる.そして,このボール後流に形成されるラージスケールの渦対は,翼端渦と同様に,揚力(横力)の発生源になるとされ,回転ボールの後流のラージスケールの渦対が安定していることが,その揚力係数(横力係数)が安定している原因の一つになっていると考えられる.このボールの連続回転は(回転数が低いと非定常性が励起される),外流と同方向側の境界層の剥離が,反対方向側の剥離に対して定常的に遅れ,剥離ラインの不規則な変動を抑制する働きを発現し,ラージスケールの渦対が安定している大きな原因の一つになっていると思われる.また,平成29年度は,現代バレーボールの空力特性と飛翔特性について風洞実験を用いて検討した.本実験の結果によると,現在オリンピックや国際リーグで使用中であるミカサの新デザインバレーボールは,モルテンボールや典型的なモデルのボールに比べ,相対的に飛距離が少し短いが,ボール向きによる軌道変化が小さく比較的に安定した軌道であると判断できる.

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] Liverpool John Moores University(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Liverpool John Moores University
  • [雑誌論文] サッカーボール飛翔の流体力学2018

    • 著者名/発表者名
      洪性賛, 浅井武
    • 雑誌名

      バイオメカニクス研究

      巻: 21 ページ: 169-173

  • [雑誌論文] A. Flow visualisation around spinning and non-spinning soccer balls using the lattice Boltzmann method2018

    • 著者名/発表者名
      Asai, T., Hong, S., Kimachi, K., Abe, K., Kai, H. and Nakamura, A.
    • 雑誌名

      Proceedings

      巻: 2 ページ: 237

    • DOI

      doi:10.3390/proceedings2060237

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Impact points and their effect on trajectory in soccer2018

    • 著者名/発表者名
      Kimachi, K., Hong, S., Shimonagata, S. and Asai, T.
    • 雑誌名

      Proceedings

      巻: 2 ページ: 235

    • DOI

      doi:10.3390/proceedings2060235

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of seam characteristics on critical Reynolds number in footballs2018

    • 著者名/発表者名
      Naito K., Hong, S., Koido, Masaaki., Nakayama, Masao., Sakamoto, K. and Asai, T.
    • 雑誌名

      Mechanical Engineering Journal

      巻: 5 ページ: 17-00369

    • DOI

      https://doi.org/10.1299/mej.17-00369

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Aerodynamic effects of dimples on soccer ball surfaces2017

    • 著者名/発表者名
      Hong, S and Asai, T.
    • 雑誌名

      Heliyon

      巻: 3 ページ: e00432

    • DOI

      doi: 10.1016/j.heliyon.2017.e00432

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Aerodynamic characteristics of the Russia World-Cup soccer ball2017

    • 著者名/発表者名
      Hong, S.
    • 学会等名
      KSSF International Workshop Science and Football 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The approach of football coaching according to the evolution of the soccer ball2017

    • 著者名/発表者名
      Hong, S.
    • 学会等名
      Seoul International Conference on Science and Football 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A. Flow visualization of non-spinning soccer ball using direct numerical simulation2017

    • 著者名/発表者名
      Asai, T., Hong, S., Kimachi, K., Abe, K., Kai, H. and Nakamura
    • 学会等名
      The 11th Pacific Symposium on Flow Visualization and Image Processing
    • 国際学会
  • [学会発表] 現代バレーボールの空力特性と飛翔特性2017

    • 著者名/発表者名
      洪性賛,中西康己,原仲碧,來海郁,松竹貴大,浅井武
    • 学会等名
      日本機械学会2017スポーツ工学シンポジウム
  • [学会発表] CFDを用いた回転するサッカーボール後流の可視化2017

    • 著者名/発表者名
      浅井武,洪性賛,來海郁,阿部恵子,甲斐寿,中村純
    • 学会等名
      日本機械学会2017スポーツ工学シンポジウム
  • [学会発表] Aerodynamics of dimple soccer balls2017

    • 著者名/発表者名
      Hong, S., Matsukura, K., Kimachi, K. & Asai, T.
    • 学会等名
      World Congress Science and Soccer 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Trying to understand knuckle ball aerodynamics in soccer2017

    • 著者名/発表者名
      Hong, S & Asai, T.
    • 学会等名
      2017 FISU world conference on development through sport
    • 国際学会
  • [図書] Football Biomechanics, Chapter 7, Impact phase of the knuckle shot2017

    • 著者名/発表者名
      Hong, S. and Asai, T.
    • 総ページ数
      261
    • 出版者
      Routledge
    • ISBN
      9781138195127

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-06-16  

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