| 研究課題/領域番号 |
24240084
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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, 教授 (00167868)
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| 研究分担者 |
藤井 範久 筑波大学, 体育系, 教授 (10261786)
小池 関也 筑波大学, 体育系, 准教授 (50272670)
高木 英樹 筑波大学, 体育系, 教授 (80226753)
本間 三和子 筑波大学, 体育系, 教授 (80241800)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | スポーツ / 空力 / 流体 / ボール / 抵抗 / 抗力 / 揚力 / 風洞 |
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| 研究概要 |
本年度は，南アフリカワールドカップ2010公式球（ジャブラニ）とブラジルワールドカップ2014公式球（ブラズーカ）を対象に風洞実験（筑波大学スポーツ風洞）を実施し，その抗力特性を比較検討した．その結果，ブラズーカの空気抵抗は，中速領域（15< U < 22 m/s）において，前回のジャブラニ（Wcup 2010公式球）より空気抵抗が小さくスピードが出やすいが，逆に高速領域では（22 < U < 35m/s），ジャブラニより空気抵抗が大きいことが分かった．この原因の一つとして，ボールパネルの縫い目（groove）によって，境界層の乱流遷移や渦の成長が促されていることが考えられた．パワーシュートのように，初速30 m/s（迎角度10度）で，20m前方のゴールにシュートされたとすると，ブラズーカ（0.751秒）は，ジャブラニ（0.737秒）より，約0.01秒遅く，約3％程度小さいボール速度で到着すると推定された．これは，選手にとって，それほど大きな差ではないと考えられた．一方，高速パスのように，初速20m/s（迎角度10度）で，20m前方のゴールにシュートされたとすると，逆に，ブラズーカ（1.168秒）は，ジャブラニ（1.261秒）より，約0.09秒速く，約10％以上大きいボール速度で到着すると推定された．このことは，選手にとって，中速領域において，ブラズーカは伸びる印象を与える可能性があると推測された．また，ブラズーカは，ジャブラニ等より中速領域での空気抵抗が小さく，その領域で大きな初速を得やすいボールであることから，中速領域を多用するパスのスピードが上げやすいことを意味し，高速パスサッカーに比較的適したサッカーボールであると推測できた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
風洞のセットアップは，順調に進んであり，サッカーボール，平滑球，スキージャンプ等の基礎的空力試験も順調に進んでいる．ブラフボディ後方も可視化ＰＩＶシステムも稼働しており，実際に飛翔しているサッカーボールの非定常渦の可視化に取り組んでいる．サッカーボール，スキージャンプの数値流体解析モデルの開発は，すでに，終了しており，クラスターサーバーで，計算中である．計算結果可視化システムもインストールが，ほぼ終了しており，随時，計算結果を分析していく予定である．
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| 今後の研究の推進方策 |
スポーツボール，平滑球等の空力特性の分析は，ＰＩＶによる可視化が，今後の中心課題となる．サッカーボール，スキージャンプの数値流体解析は，境界層のモデリングが一つの鍵で，実時間内で計算が終了する範囲で，できるだけ計算格子を細かくしていく必要がある．人体周りの空力に関する風洞実験は，マネキンの導入が不可欠であり，スキージャンプマネキンは，導入済であるが，今後は，ダウンヒル等に拡張していく必要がある．回流水槽等を用いた，スイムスーツの分析は，ＰＩＶとスイムロボットを組み合わせた実験も計画していく予定である．
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