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アーチェリー矢の流体力学

机译：射箭箭的流体力学

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摘要

アーチェリーの日本チームは男女ともにメダル圏内に入る実力を持っており，リオデジャネイロ大会での活躍が期待される.オリンピック競技では70m先の的を狙って得点を競うが，用具の進歩に伴って命中精度が向上し，メダリストはほぼすベての矢を直径12.2cmの円内に収めなければならない.矢を弓から発射する過程に関する研究は数多く，初速や迎角そしてたわみ振動の振幅等が予測されて，用具の改良や射技の改善に貢献してきた.矢は高速(60m/s,Re=2.1×10~4：直径を代表長とするレイノルズ数)で飛翔するため空気抵抗の影響を強く受ける.飛翔軌道は抗力•揚力係数などの空力特性によって変化するが，その値は航空分野の文献値を援用して推定されてきた.飛翔中の矢は矢軸回りに回転するばかりでなく，重心回りの回転振動やたわみ振動するので，精度の高い測定が難しかったためである.われわれのグループではMSBS風洞実験(JAXA)と飛翔実験という支持部干渉のない環境で矢の空力特性を計測してきたが，アーチェリーは境界層の乱流遷移領域で競技されていることを見出した.層流と乱流では矢に働く空気抵抗が異なり，その差は上下の的ずれをもたらす.本稿では矢の飛翔姿勢と乱流遷移の関係について得られた知見を紹介する.
机译：日本射箭队有能力进入男女奖牌区，并有望在里约热内卢锦标赛中发挥积极作用。得奖者必须将几乎所有的箭头都放到直径为12.2厘米的圆中，对弓箭发射箭头的过程进行了许多研究，并且可以预测初始速度，攻角和弯曲振动的幅度。为了高速飞行（60m / s，Re = 2.1×10〜4：雷诺数，其代表长度为直径），箭头对空气阻力有很大的影响。飞行轨迹随空气动力学特性的变化而变化，例如阻力和升力系数，但其值已参考航空领域的文献价值进行了估算。飞行期间箭头不仅绕箭头轴旋转，这是因为由于它会围绕重心和弯曲振动而振动，因此很难进行高精度测量。我们的小组一直在测量MSAB风洞实验（JAXA）和飞行实验等对支撑部件没有干扰的环境中的空气动力学特性。但是，发现在边界层的湍流过渡区域中发生射箭，层流和湍流之间作用在箭头上的空气阻力不同，并且该差异导致垂直方向的偏差。我们介绍获得的有关姿势与湍流过渡之间关系的知识。

著录项

  • 来源
    《日本機械学会誌》 |2016年第1172期|406-407|共2页
  • 作者

    宮嵜　武;

  • 作者单位

    電気通信大学　大学院情報理工学研究科　〒182-8585　調布市調布ヶ丘1-5-1;

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