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