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3D建模、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)……高山滑雪背后的“科技范兒”

新華網(wǎng)
2022-01-05 15:09
呼嘯的寒風(fēng)從溝壑縱橫的高山滑雪賽道模型上飄過,裹挾著的煙霧四散開來,描繪出“風(fēng)的路線”……這項(xiàng)看似簡單的實(shí)驗(yàn),卻與奧運(yùn)賽場上滑雪運(yùn)動員們的精彩表現(xiàn)息息相關(guān)。北京冬奧會即將到來之際,記者走進(jìn)重慶大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室,尋找高山滑雪項(xiàng)目背后的“科技密碼”。

  新華社重慶1月5日電題:3D建模、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)……高山滑雪背后的“科技范兒”

  新華社記者柯高陽

  呼嘯的寒風(fēng)從溝壑縱橫的高山滑雪賽道模型上飄過,裹挾著的煙霧四散開來,描繪出“風(fēng)的路線”……這項(xiàng)看似簡單的實(shí)驗(yàn),卻與奧運(yùn)賽場上滑雪運(yùn)動員們的精彩表現(xiàn)息息相關(guān)。北京冬奧會即將到來之際,記者走進(jìn)重慶大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室,尋找高山滑雪項(xiàng)目背后的“科技密碼”。

  高山滑雪項(xiàng)目是雪場上速度最快的項(xiàng)目之一,自1936年起列入冬奧會比賽項(xiàng)目,被譽(yù)為冬奧會“皇冠上的明珠”。運(yùn)動員們滑起來看似輕盈飄逸,要想摘金奪銀卻不容易,其背后涉及體育科學(xué)、人體運(yùn)動學(xué)、飛行力學(xué)、空氣動力學(xué)、最優(yōu)化理論等多學(xué)科交叉。2019年起,由北京交通大學(xué)、重慶大學(xué)等多家高校和科研單位共同承擔(dān)的“科技冬奧”專項(xiàng)課題針對雪場風(fēng)環(huán)境進(jìn)行研究,幫助滑雪運(yùn)動員量身打造訓(xùn)練方案。

  圖為科研人員在進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作。重慶大學(xué)供圖

  “在高山滑雪比賽中,運(yùn)動員利用勢能從山頂滑行到山下的終點(diǎn),用時(shí)少的則為優(yōu)勝者?!毖芯繄F(tuán)隊(duì)成員、重慶大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室主任閆渤文介紹,運(yùn)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作用,賽道條件、雪況、風(fēng)速以及滑雪裝備的特性等都會對運(yùn)動員的成績產(chǎn)生影響。

  在不同的風(fēng)速風(fēng)向條件下,滑雪運(yùn)動員受到的力是怎樣的,風(fēng)荷載的情況是怎樣的?怎樣讓風(fēng)對運(yùn)動員的影響更小,幫助他們?nèi)〉酶贸煽??這是科研人員需要攻關(guān)的現(xiàn)實(shí)問題。重慶大學(xué)土木工程學(xué)院院長楊慶山說,研究團(tuán)隊(duì)成員此前主要針對建筑、橋梁等固定建筑物進(jìn)行試驗(yàn),模擬競技體育的風(fēng)環(huán)境還是第一次;為了搭建真實(shí)準(zhǔn)確的滑雪賽道模型,研究團(tuán)隊(duì)多次前往延慶冬奧會場地進(jìn)行考察,結(jié)合實(shí)測數(shù)據(jù)運(yùn)用3D建模手段建立起高山滑雪滑降運(yùn)動的環(huán)境模型。

  這還只是整項(xiàng)研究的第一步。要弄清風(fēng)與力的關(guān)系,接下來的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)是關(guān)鍵。重慶大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室能夠模擬的風(fēng)速最大可達(dá)到35m/s,相當(dāng)于12級颶風(fēng)。記者目睹了其中一場實(shí)驗(yàn)的過程:直徑4米多的風(fēng)洞裝置內(nèi),模擬雪場氣候的寒風(fēng)從裝置的一頭吹來,帶動著點(diǎn)燃的煙霧飄過滑雪場模型。模型表面凹凸不平,煙霧也因此起伏飄散。科研人員正是這樣記錄下“風(fēng)的路線”,并進(jìn)一步摸索滑雪運(yùn)動員的滑行姿勢與氣動阻力的奧秘。

  重慶大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室。新華社記者楊仕彥攝

  歷時(shí)兩年多的研究,這支科研團(tuán)隊(duì)積累了海量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),其研究成果被應(yīng)用于高山滑雪滑降訓(xùn)練,幫助教練組為運(yùn)動員定制戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)、裝備與體能綜合的個(gè)性化科學(xué)訓(xùn)練方案,以達(dá)到提高比賽成績的目的?!盎└偧嫉谋澈箅x不開科技力量支撐,衷心祝愿冬奧健兒們能在比賽中取得好成績!”閆渤文說。

責(zé)任編輯:張樵蘇
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