超低レイノルズ数においてフェザリング運動を行う翼の可視化実験

摘要

羽ばたきを行う昆虫の翅は，その翼弦長を基準とrnするレイノルズ数Re は数千以下となり，同時に羽ばrnたき周波数が高いことから空気力は非定常性（無次rn元周波数k）が非常に大きくなる．特に多くの昆虫はrnホヴァリングのように主流速度が小さい飛行が可能rnで，無次元周波数が高い．このような昆虫の翅を想rn定した実験として，Dickinson et al.1)は，fruit fly を想rn定した三次元翼模型を水槽内で取り付け角をコントrnロールしながら前後に動かして非定常力を測定した．rnまた，Sunada et al.2)は水槽の中で翼をヒーヴィングとrnフェザリング運動をサイン関数状に運動させ，実際rnのホヴァリング運動に近い二次元翼実験結果を報告rnしている．これらのホヴァリングに関する実験は，rnいずれも静止流体中で行われているため，主流の速rn度はヒーヴィング運動によって作られ，1 ストローrnク中に速度は大きく変化する．それに伴ってレイノrnルズ数と無次元周波数は共に変化する．Okamoto etrnal.3)は，Re=8×103 でヒーヴィングとフェザリング運rn動を行う翼について翼型は空気力にどのように影響rnするかを実験的に示した．しかし，この実験は風洞rnで行われ，無次元周波数は0.3 である．