筑波大学体育系ヒューマン・ハイ・パフォーマンス先端研究センター

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★浅井教授らによるサッカーボール後流の渦構造に関する研究成果がApplied Sciencesに掲載

ARIHHPの浅井武教授と洪性賛助教らは、数値流体力学(CFD)を用いて、無回転及び回転するサッカーボール後流に生じる渦構造についての研究成果を「Applied Sciences」に発表しました(630日付掲載)。。

 

【研究成果のポイント】

1. 数値流体力学(CFD)及びフィールドテスト(free-flight tests)を用いて、飛翔するサッカーボールを可視化して調べたところ、無回転ボールと回転ボールの後流に現れる渦構造の違いを実証しました。

①回転するサッカーボールの場合(図g-l)、ボールの進行方向に対して後ろ反対側に渦(large-scale counter-rotating vortex pair)が生成し、回転によりボール表面での空気の剥離(separation points)移動(変動)を抑えることで、ホールに作用する力(side force)を一定に安定させるのが判明されました。

②一方、無回転サッカーボールでは(図a-f)、ボール後方に生じる渦が不規則に移動することで、ホールに作用する力が不安定になり、これの反作用でボール軌道が予測出来ないブレ球になると考えられます。

 

2. 本研究の結果は、サッカー選手のカーブシュートやパスなどのトレーニングにも活用できると期待されます。

 

 

図.CFDを用いた可視化実験の結果(acは無回転ボールで、giは回転時の場合)とフリーフライトテストの結果(dfは無回転ボール、jlは回転ボール)(back view).

 

 

【掲載論文】

タイトル:Flow Visualization of Spinning and Nonspinning Soccer Balls Using Computational Fluid Dynamics

著者:Asai, T., Nakanishi, Y., Akiyama, N. and Hong, S.

掲載雑誌:Appl. Sci. 2020, 10, 4543.

https://doi.org/10.3390/app10134543

 

【問い合わせ先】

浅井 武 (Asai Takeshi)

筑波大学体育系・教授

〒305-8574 茨城県つくば市天王台1-1-1

 

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