| 研究課題/領域番号 |
16560162
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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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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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 近畿大学 |
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研究代表者 |
松井 剛一 近畿大学, 生物理工学部, 教授 (80029496)
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| 研究分担者 |
澤井 徹 近畿大学, 生物理工学部, 教授 (10178824)
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| 研究期間 (年度) |
2004 – 2006
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| キーワード | 薄小円板水中落下運動 / モデル翅運動 / 流れ場との相互作用 / 可視化画像計測 / 蝶飛翔シミュレーション / 剥離渦 / PIV / MOFIA |
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| 研究概要 |
コイン水中落下と翅モデルの水中振り下ろし運動について、可視化画像計測システム(MOFIA)を用いて計測した。
1.コイン水中落下実験直径10mmの円板を試料とし、密度、厚さ、形状などをパラメータとして行った。使用した物質は、プラスチック、アクリル樹脂、アルミニウム、ステンレス鋼、SPCCであり、厚さは、0.07〜1mm、密度は、1000〜7800kg/m^3、形状は、円形(直径10mm)と同じ面積にした四分円、四角形を用いた。
(1)密度の効果(厚さ:0.1mm) 密度が小さい(プラスチック)場合は、2次元的ジグザグ運動を示し、渦放出により方向を転換。中位(アルミニウム)の場合は、螺旋運動を行い揺れ幅も大きく剥離渦も強い。大きい(SPCC)の場合は、多様な運動、特に、3次元的ジグザグ・半宙返り運動も示し、元の方向に戻る落下運動も観測。
(2)厚さの効果 アクリルの場合、厚さが大きい(1mm)とジグザク的螺旋運動を示し渦放出により姿勢を変更。0.5mmの場合は径方向に少し回転するように運動し、水平状態になるにつれて後流が強くなる傾向。アルミニウムの場合、運動はいずれも螺旋的で径方向に揺れ幅もほぼ同じ。薄くなるにつれて、落下速度が低下しジグザク的な挙動。
2.四分円翅モデルの水中振り下ろし・上下運動実験 翅モデルは、半径20mm、厚さ0.3mmの四分円でモデル化した金属翅。翅の振り下ろしの際、随伴渦が発生し、翅が水平より下方に向かうとき渦放出と新たな渦の発生。翅の運動と周囲流体との干渉すなわち吸着流れと押出し流れも観測、胴体部では前方側と後方側に下方から上方へ向く胴体を囲むような流れを観測。翅の振り上がりの際は、振り下ろしの逆の現象。また、空中上下運動でも翅の振り下ろしの際の逆カルマン渦の発生など水中実験と同様。
3.翅の厚さ計測 モンシロチョウの翅表面の形状分布を計測。
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