The role of swimming mechanism in fish schooling

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本研究では流れの変化を利用して尾ヒレを動かさずに推進する「無振動遊泳」や、ヒレの柔軟性が持つ機能などを、複数の魚種やサイズでの実験を通じて調べ、最終的に魚群遊泳で起こる流体力学的なメカニズムの解明を目的としている。2022年度は「無振動遊泳」の仕組みについて、模型近傍に生じた局所的な低圧領域によって魚が引き寄せられ、流れから受ける抵抗に対して釣り合うような推進力を得るメカニズムをPIV解析によって明らかにした。さらに無振動遊泳が生じた流況と同様の実験条件を再現するため、実際に用いた実験魚と同じ体サイズの魚型模型を3Dプリンタで製作し、生体と構造物の位置関係を参考に回流水槽に設置した。分力計で魚型模型にかかる揚力・抗力を計測した結果、PIVによる圧力分布で得た値と同様、魚が尾ヒレを振らないまま流されずに定位しうる結果を模型実験でも得た。また、数値流体力学(CFD)解析でも圧力分布を確認し、同様の結論となった。得られた実験成果は現在、論文投稿に向けてまとめている。さらに、単純な平板前方に生じる淀み域に対して魚が尾ヒレを振らずに定位する「無振動遊泳」も確認できた。PIV解析、分力計と模型を用いた揚力・抗力の計測、CFDの3手法で解析した結果、魚は流れ場の変化に対して尾ヒレを曲げ、まるで翼のキャンバーのように反りを持つことで魚体にかかる力を釣り合わせていたことが分かった。尾ヒレの柔軟性による形態を明らかにし、その機能解明につなげた。