挑戰(zhàn)高山滑雪？風洞3D建模來幫忙

點煙，風起，在重慶大學結(jié)構(gòu)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(huán)境的研究現(xiàn)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”。

視頻攝制：雍黎、單倩瀾、周玟玟

助力挑戰(zhàn)“冬奧會皇冠上的明珠”

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(qū)，也叫阿爾卑斯滑雪，是在越野滑雪基礎(chǔ)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道山下的終點，用時少的則為優(yōu)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(fā)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(huán)境研究，為我國運動員和教練員提供決策依據(jù)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(qū)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(jié)合對賽道風場的數(shù)值模擬結(jié)果和有限的實測數(shù)據(jù)，考慮賽場上不同方向環(huán)境風的影響，建立起高山滑雪滑降的環(huán)境模型，打造出了更全面、更有效的高山滑雪速降模型。

風洞實驗中的賽道模型?？萍既請笥浾?雍黎 攝

風洞3D建模 為運動員量身打造訓練方案

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(jù)了解，影響運動員滑行的因素包括運動員體型、技戰(zhàn)術(shù)，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(guān)系。從監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，賽場風速能達到20-30米每秒以上，所以賽場環(huán)境風速的方向也會對運動員滑行產(chǎn)生很大的影響。

“我們的第一部分工作就是研究風環(huán)境，其中70%左右的內(nèi)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(huán)境，再模擬特定區(qū)域的風環(huán)境，為后續(xù)研究收集數(shù)據(jù)。”李珂介紹。

實驗現(xiàn)場?？萍既請笥浾?雍黎 攝

此外，研究從風到力的關(guān)系是必要的?！爸懒Σ拍芰私膺\動，而想知道力，就得進行數(shù)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。”李珂介紹，這項研究將輔助教練員為每個運動員定制戰(zhàn)術(shù)、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谊爢T們能在比賽中取得好成績！”

來源：科技日報

◎ 科技日報記者 雍黎 實習生 單倩瀾

編輯：張琦琪

審核：王小龍

終審：何屹