跳台滑雪助滑阶段计算流体动力学模拟及优化

摘要：

目的:针对跳台滑雪助滑阶段姿态进行计算流体动力学分析,以确定影响出台起跳速度的决定性因素,以此帮助运动员进一步优化助滑动作,减小助滑阶段受到的空气阻力,从而在相同出发格及起跳动作等条件下获得更高的出台起跳速度,为训练和比赛提供有针对性的理论支持.方法:采集我国跳台滑雪集训队男子运动员身体形态数据,基于此建立空气动力学数字孪生模型,并将这一模型投入计算流体动力学分析场景中进行模拟计算,探索最优化的姿态角度区间.数值模拟涉及的姿态角度包括躯干攻角,踝关节角等运动学数据.结果:在一定范围内,运动员及装备组成的多体系统离地面距离越近,运动员在助滑阶段受到的升力越大;运动员在助滑阶段除了保持较小躯干攻角,也可以通过降低躯干高度、髋关节内收角度等方法进一步降低在助滑加速阶段受到的空气阻力;此外,以最大升阻比姿态完成助滑阶段并不能获得最大的出台起跳速度.结论:通过调整助滑姿态能够获得更高出台起跳速度的主要原因是空气阻力的减小,并且系统受到的升力大小较之于重力大小等因素存在数量级差异.因此,相较于增加空气升力,在助滑阶段运动员姿态优化的首要目的应该是减小空气阻力.实践中应该通过调整躯干、肢体姿态对助滑动作进行调整,优化运动员及装备组成的多体系统在助滑阶段空气动力学性能,实现减阻增速,以期获得更优异的比赛成绩.

关键词：计算流体动力学、跳台滑雪、助滑阶段、气动特性优化、攻角

所属期刊栏目：42

分类号：G804.65(体育理论)

资助基金：国家重点研发计划2018YFF0300500

在线出版日期：2023-02-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：62-70