Hydrodynamic Design Principles of Uneven Shape extracted from Dragonfly wing and Sand Dunes

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本研究の目的は自然界にみられる複雑な形状をもつ物体周りの流れを解析し，その形状の流体力学的な特徴や形成のメカニズムについて考察することである．その具体的な対象として，トンボ翼や砂丘を設定している．本年度前半は主に砂丘の研究を行った．特に，卓越風下で観察されるバルハン砂丘後方の流れ構造について検討した．具体的には，縮小砂丘模型を作成し，前年度中に整備した実験用水槽を用い，流れの可視化実験を行った．その結果，砂丘動力学の研究者らが予想していた内巻きのらせん渦とは異なり，外巻きのらせん渦構造が観察された．そしてこの結果について，論文投稿を目指し，実験用水槽を再作成し，砂丘模型の設置方法や流れの可視化手法について再検討した．本年度後半は主にトンボ翼の研究を行った．特に，これまでの研究で明らかになった，トンボ翼におけるラムダ渦の崩壊・噴出について，定量的な評価を検討した．具体的には翼上のある空間に注目し，その上での渦度，圧力を時空間分布で可視化し，その分布を定量化した．その結果，翼性能が向上されない場合に共通した傾向が観察された．得られた結果は，これまでの結果と合わせて論文にまとめ，まとまり次第，投稿予定である．また，ラムダ渦の崩壊と翼性能向上の関係における普遍性について，レイノルズ数依存性を整理したところ，レイノルズ数が数百程度まで落ち込むとラムダ渦生成がなくなり，トンボ翼の凹凸構造の影響がなくなることが確認された．このほか，前年度から検討していた，凹凸構造の違いによる翼性能の変化について検討し，その結果の一部を論文にまとめ，報告した．そして，一見関連の薄いように見える砂丘とトンボ翼の関係性について，研究会発表やセミナー発表を行い，非線形科学の専門家らと議論した．これらの結果については，査読付き論文１件，国際会議２件，国内会議8件の発表を行った．