水泳における新推進理論の確立に向けて～準定常理論からの脱却

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21300228
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: スポーツ科学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 松内 一雄 筑波大学, 大学院・システム情報系 (70111367)
• 研究分担者: 高木 英樹 筑波大学, 大学院・体育系, 教授 (80226753) ; 榊原 潤 筑波大学, 大学院・システム情報系, 准教授 (10292533) ; 長谷川 裕晃 秋田大学, 工学資源学部, 准教授 (90344770)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 水泳 / 推進力 / 準定常理論 / PIV / 渦 / 運動量

研究概要

水泳の推進力の評価を流れが定常であるとのこれまでの理論から脱却し、非定常性の重要性を正しく把握するために時間的に変化する流れ場を計測した。そのためにPIV(粒子画像速度計測)をこの流れ場に適用した。力の時間変化の源を探るため、動作分析との同時計測が可能な計測法を開発した。実験は実際の泳者を対象としたものと、データの再現性と力計測の容易な風洞を用いたモデルによるものも行ない、非定常力の発生が渦の生成と移動によることが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] PIVによる水泳スカーリング動作時手部周り流れ場の可視化-推進メカニズムの解明に向けて (2011)
  • 著者名/発表者名: 三輪飛寛, 鎌田依利, 松内一雄, 榊原潤, 野村武男
  • 雑誌名: 可視化情報学会論文集 巻: Vol.31、No.8 ページ: 33-41
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of 3-Dimensional Airfoil Shape on Unsteady Fluid Force in Pitching Motion (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Hasegawa, J. Watanabe, and K. Matsuuchi
  • 雑誌名: Journal of Fluid Science and Technology 巻: Vol.5, No.2 ページ: 270-280
  • 査読あり
• [雑誌論文] ロボットアームを用いた水泳動作時の力と流れ場に関する分析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高木英樹, 尾崎尚, 中島求, 松内一雄
  • 雑誌名: 筑波大学体育科学系紀要 巻: 33巻 ページ: 243-247
• [雑誌論文] 泳者の手を模擬した三次元振動翼における渦の生成とその挙動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 長谷川裕晃, 三瀬陽, 松内一雄
  • 雑誌名: ながれ 巻: 29巻、5号 ページ: 373-382
  • 査読あり
• [学会発表] Stereo PIV measurements of the vortical field around three-dimensional airfoil oscillating at high reduced frequency (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Ubukata, H. Hasegawa, and K. Matsuuchi
  • 学会等名: Flucome 2011
  • 発表場所: National Taiwan Ocean University、 Keelung (Taiwan)
  • 年月日: 2011-11-07
• [学会発表] Flow visualization around a hand in flat scull (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Kimoto and K. Matsuuchi
  • 学会等名: Flucome 2011
  • 発表場所: National Taiwan Ocean University、 Keelung (Taiwan)
  • 年月日: 2011-11-07
• [学会発表] ヒレ型振動翼後流の三次元渦構造の可視化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 今村尚人, 松内一雄
  • 発表場所: 茨城大学、日立キャンパス(茨城県)
  • 年月日: 2011-08-26
• [学会発表] Matsuuchi、Visualization of the Three-dimensional Vortex Structure in the Wake of an Oscillating Wing of a Fin Type (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Imamura and K
  • 学会等名: 9th International Symposium on Particle Image Velocimetry
  • 発表場所: Kobe University, Kobe (Japan)
  • 年月日: 2011-07-22
• [学会発表] Some remarks on the active drag in swimming : An approach using simplified model (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuuchi
  • 学会等名: 16th Annual Congress of the ECSS
  • 発表場所: Liverpool (UK)
  • 年月日: 2011-07-09
• [学会発表] 渦の運動に伴う非定常流体力の発生 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松内一雄
  • 学会等名: 第48期総会・講演会
  • 発表場所: 信州大学(長野県)
  • 年月日: 2011-03-05
• [学会発表] 3次元翼の急激な迎角変化に非定常流体特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 島川達也, 長谷川裕晃, 松内一雄
  • 学会等名: 第88期流体工学部門講演会
  • 発表場所: 山形大学工学部(山形県)
  • 年月日: 2010-10-31
• [学会発表] 水泳スカーリング動作の推進メカニズムに関する一考察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 三輪飛寛, 松内一雄, 榊原潤, 高木英樹
  • 学会等名: 可視化情報学会全国講演会
  • 発表場所: 霧島市国分シビックセンター(鹿児島県)
  • 年月日: 2010-10-08
• [学会発表] PIVと動作分析法の同期システムによるクロール泳者の手部動作と流れ場の相関評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤拓馬, 松内一雄
  • 学会等名: 日本機械学会関東支部第18回茨城講演会
  • 発表場所: 茨城大学水戸キャンパス(茨城県)
  • 年月日: 2010-08-27
• [学会発表] Characteristics of Pressure Distribution and Flow Patterns around the Hand during Sculling Motion (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Miwa, S. Shimada, H. Ichikawa, H. Takagi, K. Matsuuchi, J. Sakakibara, and S Tsubakimoto
  • 学会等名: XIth International Symposium of Biomechanics and Medicine in Swimming
  • 発表場所: Oslo (Norway)
  • 年月日: 2010-06-19
• [学会発表] A simulation of time delay between acceleration and added force (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuuchi
  • 学会等名: XXIInd Congress of International Society of Biomechanics
  • 発表場所: Cape Town (South Africa)
  • 年月日: 20090705-09
• [学会発表] Propulsive force acting on a robot arm and its flow field (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Ozaki, K. Matsuuchi, H. Takagi, M. Nakashima
  • 学会等名: XXIInd Congress of International Society of Biomechanics
  • 発表場所: Cape Town (South Africa)
  • 年月日: 20090705-09
• [学会発表] 3次元振動翼による渦の生成メカニズム(推進力における非定常流体力の解明) (2009)
  • 著者名/発表者名: 三瀬陽, 長谷川裕晃, 松内一雄
  • 学会等名: 第87期流体工学部門講演会
  • 発表場所: 名古屋工業大学(愛知県)
  • 年月日: 2009-11-08
• [学会発表] ロボットアームによるクロール時の力と流れ場の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 尾崎尚, 高木英樹, 中島求, 松内一雄
  • 学会等名: 第87期流体工学部門講演会
  • 発表場所: 名古屋工業大学(愛知県)
  • 年月日: 2009-11-07
• [学会発表] 三次元振動翼後方での渦の挙動の可視化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中川健一, 長谷川裕晃, 三瀬陽, 松内一雄
  • 学会等名: 日本機械学会茨城講演会
  • 発表場所: 筑波大学筑波キャンパス(茨城県)
  • 年月日: 2009-08-25
• [学会発表] 泳者の手を模擬した円盤翼からの放出渦の動的挙動 (2009)
  • 著者名/発表者名: 三瀬陽, 長谷川裕晃, 松内一雄
  • 学会等名: 日本機械学会茨城講演会
  • 発表場所: 筑波大学筑波キャンパス(茨城県)
  • 年月日: 2009-08-25
• [図書] Biomechanics in Application, Chap.17, InTech Book (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Matsuuchi and Yuki Muramatsu
  • 総ページ数: 389-408
  • 出版者: Investigation of the Unsteady Mechanism in the Generation of Propulsive Force While Swimming Using a Synchronized Flow Visualization and Motion Analysis System
• [図書] Biomechanics and Medicine in Swimming XI-Supplement (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Matsuuchi
  • 総ページ数: S6-S11
  • 出版者: Toward a Better Understanding on the Role of Unsteadiness in Swimming Propulsion-by Means of PIV
• [図書] 水泳パフォーマンスの最新理論 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松内一雄
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 渦の形成とPIV法を用いたクロール泳中の渦の可視化
• [備考] 大学院招待講義松内一雄、水泳のバイオメカニックス～水泳における推進のメカニズムは理解できているのか?、第1回情報科学研究科セミナー、2011年5月10日、北陸先端科学技術大学院、石川県