Invexゴルフクラブの流体解析

Wilson

流体解析によってWilson社製クラブの優越性を立証

Wilson Sporting Goods社が語るゴルフ・クラブの優れた空気力学特性は、流体解析データによって裏付けられた信頼性の高いものです。イリノイ州シカゴを拠点とするスポーツ用品メーカーWilson Sporting Goodsは、Invexと呼ばれる新シリーズのクラブを発表しました。Invexクラブは中級から上級者向けの製品で、1995に一般公開に先がけてゴルフ界に紹介され、その年の全英オープンでJohn Dalyが使用して優勝しました。

Dalyが著しく長いドライバー・ショットでトーナメントに勝ったとき、Invexクラブは、空気力学的に優れたクラブということを売り物にしてはいませんでした。しかし、Dalyの成績、Iron Byronの機械的試験、および100人のゴルファーによる実地試験によって、Wilson社のスタッフが予期していたこと、つまりInvexクラブの空気力学が他のクラブより優れているということが確認されました。

しかし、同社はこれをどうやって立証できたのでしょうか。Invexおよび競争メーカーのクラブを風洞実験で比較するというのも1つの案でしたが、時間がかかりすぎるために却下されました。そこで、同社では、ANSYS社のCFD(流体力学解析)プログラムANSYS/FLOTRANを用いて風洞実験のシミュレーションをコンピューター上で行いました。Invexのドライバーの他に、Calloway Big BerthaドライバーおよびTaylor Made Burnerドライバーの空気力学性能もシミュレートしました。

風洞実験が何週間も要するのに対して、シミュレーションは簡単なプロジェクトでした。クラブ・ヘッドの2次元CADモデルをANSYS/FLOTRANに転送した後、クラブ・ヘッドの速度やクラブの向きなどの情報を供給することにより、シミュレーションのデータ作成を行いました。続いて、典型的なスイングの間のクラブ周辺での空気の流れがシミュレートされました。結果は色分けされた流線で表示されました。

検証した3種類のクラブの空気力学的な差はこのような画像処理によって、技術者以外の人にも明確に伝えることができました。空気の流れはInvexクラブにきれいに添って表現され、クラブの背後に再循環渦は生じませんでした。それとは対照的に、Big BerthaとBurnerのクラブには再循環渦が生じ、抗力による乱流が強いことを示しています。

これがゴルファーにとって意味することは、Invexクラブでは飛距離が伸び、ショットの精度が高いということです。Wilson社のゴルフ・クラブ調査研究部長Ed Hlinka氏は次のように説明しています。「飛距離はクラブ・ヘッドのスピードによって決まるので、ゴルファーはスイングを強くすればいつでも飛距離を伸ばすことができます。しかしその場合、これもゴルファーに要求される正確なショットが逆に困難になります。Invexクラブの空気力学が優れている点というのは、抵抗が少なくボールに対してクラブ・ヘッドを速く振り下ろせることを意味します。乱流も少ないため、クラブの面がボールにまっすぐに当たり、精度も高まるのです。」

流体解析の結果を数値的に見ると、Invexクラブの受ける抗力は他のクラブより85%近く少ないことになります。しかし、Hlinka氏によれば、Invexクラブは流体に対して流線型をした飛行機の翼のように反応しますが、いぜんとしてゴルフ・クラブとしてのデザイン性も失うこともなく、それがまた重要なことです。「確かに根本的な変更が加えられましたが、ゴルファーがクラブを握って下を見下ろしたときには、見慣れた光景を目にしてもらいたいと思います。多面的な空気力学もかかわらず、プレーヤーの位置から見ると、Invexクラブは古典的な外観をしています。」

Wilson社の技術者たちは、ANSYS/FLOTRANの入手後ただちに、これらのクラブの流体解析を行いました。今回は新製品を設計する手助けとしてではなく、既存のクラブのパフォーマンスを確認する目的でこのテクノロジーを使用しましたが、同社は新製品を開発するために他分野のシミュレーションも日常的に使用しています。たとえば、クラブの面がゴルフ・ボールを打つときの衝撃に耐えられることを確認するために、ANSYSでの応力解析も使用しています。しかしその中でも流体解析は、特に重要なマーケティング支援ツールの働きをしました。「解析とは高度な技術を採用していますが、我々にとっては容易に理解できる便利なツールです。」とHlinka氏は語ります。

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