Computational modellering afslører anatomisk fordeling af træk på downhill skiløbere

Minimering af luftmodstand og friktion med sne er nøglen til elitepræstationer i alpint skiløb. Eksperimenter i vindtunneller har afsløret det samlede træk, skiløbere oplever, men har ikke givet præcise data om, hvilke dele af kroppen, der forårsager mest luftmodstand, når de indtager fuld-tuck-positionen.

En ny undersøgelse offentliggjort i European Journal of Physics rapporterer resultaterne fra et forskerhold ved University of Tsukuba, der etablerede en ny beregningsmodellerende tilgang, der giver præcise 3D-data om luftstrøm, hvirveldannelse, og løft rundt om en skiløbers krop. Dette har forventet nytteværdi til at designe bedre skiudstyr og bestemme den ideelle kropsholdning til at stå under skiløb.

Da skiløbere kan overstige hastigheder på 120 km/t, de udsættes for høje niveauer af luftmodstand, og skal indtage en tuck -position for at reducere dette. Imidlertid, på eliteniveauer, hvor podiepladser kan adskilles med hundrededele af et sekund, minimale forskelle i luftmodstand kan være ekstremt vigtige, så mange kræfter er blevet brugt på at modellere og reducere dette.

University of Tsukuba -teamet har avanceret dette fagområde ved at etablere en ny tilgang til beregningsmodellering af luftstrøm sammen med vindtunnelforsøg. Vindtunneleksperimenter med en mannequin leverede samlede trækdata ved forskellige luftstrømshastigheder, som blev brugt til at validere computersimuleringerne. I de nye computersimuleringer, en type beregningsmæssig væskedynamikanalyse kaldet gitteret Boltzmann -metoden blev anvendt, hvor et 3D-gitter blev oprettet for at modellere luftstrømmen på og omkring overfladen af ​​skiløberens krop.

"Gitteret Boltzmann -metoden tillod os at identificere områder med lav luftstrøm og steder, hvor luftstrømhvirvler dannedes, "siger studieforfatter Sungchan Hong." På grund af denne simulerings præcision, i modsætning til vindtunnelforsøg, vi kunne vise, at hovedet, overarme, overben, og lår er særlige kilder til træk. "

Gyldigheden af ​​resultaterne blev understøttet af den høje korrelation mellem de empiriske resultater af total træk på skiløberdukken i en vindtunnel og tilsvarende data i computersimuleringerne.

"Nu ved vi, hvilke dele af kroppen, der har de største virkninger af at bremse en skiløber, vi kan designe udstyr til at reducere luftmodstanden forbundet med dette, og foreslår også små ændringer i en skiløbers kropsholdning, der kan øge hastigheden, "siger hovedforfatter Takeshi Asai.

Holdet har til hensigt at udvide dette arbejde ved at anvende den nye tilgang til forskellige skiløbspositioner, der blev vedtaget under forskellige dele af et løb, og ved at bruge forskellige modeller for turbulens til at øge pålideligheden af ​​deres resultater.