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    風洞3D建模:高山滑雪速降的“科技范兒”_啟哈號
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    風洞3D建模:高山滑雪速降的“科技范兒”

    點煙,風起,在重慶大學結構實驗室風洞里,在高山滑雪賽道模型前,可以清晰地看到煙霧隨著風混亂地飄著,這就是雪場風環境的研究現場。這對運動員比賽有什么用?在冬奧會即將到來之際,科技日報記者走進重慶大學,探秘高山滑雪項目背后的“科技范兒”。

    高山滑雪項目是雪場上速度最快、危險性最高的項目之一,被譽為“冬奧會皇冠上的明珠”。它起源于歐洲的阿爾卑斯地區,也叫阿爾卑斯滑雪,是在越野滑雪基礎上逐步形成的,1936年起被列為冬奧會比賽項目。在這項比賽中,運動員利用勢能從山頂滑行到山下的終點,用時少的則為優勝者。

    在即將開展的北京冬奧會中,就有高山滑雪滑降的比賽項目。但由于我國的氣候、滑雪器材以及場地的原因,這項運動在我國興起的比較晚,發展的速度也不快。重慶大學參與的“科技冬奧”專項課題針對雪場風環境研究,為我國運動員和教練員提供決策依據和支持。

    重慶大學“科技冬奧”團隊成員、土木工程學院閆渤文副教授等通過實地勘測和3D建模,建立了實用、高效、精確的高山滑雪運動員速降模型。

    “我們團隊前前后后四次前往冬奧會場地進行考察,通過對延慶賽區國家高山滑雪中心賽道進行合理性的簡化,建立了真實的賽道模型,并融入之前建立的直道+彎道高山滑降運動模型?!敝貞c大學“科技冬奧”團隊成員李珂介紹,同時結合對賽道風場的數值模擬結果和有限的實測數據,考慮賽場上不同方向環境風的影響,建立起高山滑雪滑降的環境模型,打造出了更全面、更有效的高山滑雪速降模型。

    重慶大學風洞實驗室以前都是針對建筑、橋梁等固定大體量的建筑物進行試驗,針對運動員做試驗還是第一次。

    據了解,影響運動員滑行的因素包括運動員體型、技戰術以及賽道條件、雪況、風速以及滑雪裝備的特性等,運動員在滑行過程中受到重力、空氣升力和阻力、地面支撐力和摩阻力以及骨骼肌肉力等的作用,其中空氣阻力與運動員的姿勢有很大的關系。從監測數據來看,賽場風速能達到每秒20—30米以上,所以賽場環境風速的方向也會對運動員滑行產生很大的影響。

    “我們的第一部分工作就是研究風環境,其中70%左右的內容是通過計算機來完成。先通過計算機模擬整個地球的風環境,再模擬特定區域的風環境,為后續研究收集數據?!崩铉娼榻B。

    此外,研究從風到力的關系是必要的?!爸懒Σ拍芰私膺\動,而想知道力,就得進行數學建模。我們需要建立運動員的滑降模型,研究當運動員采用不同姿勢時,他受到的力是怎樣的,風荷載的情況是怎樣的?!崩铉娼榻B,這項研究將輔助教練員為每個運動員制定戰術和裝備與體能綜合的個性化科學訓練方案,提高比賽成績?!八麄冎孕牡叵M麌谊犼爢T們能在比賽中取得好成績!”

    來源:科技日報

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