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3D建模、风洞实验……高山滑雪背后的“科技范儿”

  新华社重庆1月5日电题:3D建模、风洞实验……高山滑雪背后的“科技范儿”

  新华社记者柯高阳

  呼啸的寒风从沟壑纵横的高山滑雪赛道模型上飘过,裹挟着的烟雾四散开来,描绘出“风的路线”……这项看似简单的实验,却与奥运赛场上滑雪运动员们的精彩表现息息相关。北京冬奥会即将到来之际,记者走进重庆大学风洞实验室,寻找高山滑雪项目背后的“科技密码”。

  高山滑雪项目是雪场上速度最快的项目之一,自1936年起列入冬奥会比赛项目,被誉为冬奥会“皇冠上的明珠”。运动员们滑起来看似轻盈飘逸,要想摘金夺银却不容易,其背后涉及体育科学、人体运动学、飞行力学、空气动力学、最优化理论等多学科交叉。2019年起,由北京交通大学、重庆大学等多家高校和科研单位共同承担的“科技冬奥”专项课题针对雪场风环境进行研究,帮助滑雪运动员量身打造训练方案。

3D建模、风洞实验……高山滑雪背后的“科技范儿”

  图为科研人员在进行风洞实验准备工作。重庆大学供图

  “在高山滑雪比赛中,运动员利用势能从山顶滑行到山下的终点,用时少的则为优胜者。”研究团队成员、重庆大学风洞实验室主任闫渤文介绍,运动员在滑行过程中受到重力、空气升力和阻力、地面支撑力和摩阻力以及骨骼肌肉力等作用,赛道条件、雪况、风速以及滑雪装备的特性等都会对运动员的成绩产生影响。

  在不同的风速风向条件下,滑雪运动员受到的力是怎样的,风荷载的情况是怎样的?怎样让风对运动员的影响更小,帮助他们取得更好成绩?这是科研人员需要攻关的现实问题。重庆大学土木工程学院院长杨庆山说,研究团队成员此前主要针对建筑、桥梁等固定建筑物进行试验,模拟竞技体育的风环境还是第一次;为了搭建真实准确的滑雪赛道模型,研究团队多次前往延庆冬奥会场地进行考察,结合实测数据运用3D建模手段建立起高山滑雪滑降运动的环境模型。

  这还只是整项研究的第一步。要弄清风与力的关系,接下来的风洞实验是关键。重庆大学风洞实验室能够模拟的风速最大可达到35m/s,相当于12级飓风。记者目睹了其中一场实验的过程:直径4米多的风洞装置内,模拟雪场气候的寒风从装置的一头吹来,带动着点燃的烟雾飘过滑雪场模型。模型表面凹凸不平,烟雾也因此起伏飘散。科研人员正是这样记录下“风的路线”,并进一步摸索滑雪运动员的滑行姿势与气动阻力的奥秘。

3D建模、风洞实验……高山滑雪背后的“科技范儿”

  重庆大学风洞实验室。新华社记者杨仕彦摄

  历时两年多的研究,这支科研团队积累了海量的实验数据,其研究成果被应用于高山滑雪滑降训练,帮助教练组为运动员定制战术、技术、装备与体能综合的个性化科学训练方案,以达到提高比赛成绩的目的。“滑雪竞技的背后离不开科技力量支撑,衷心祝愿冬奥健儿们能在比赛中取得好成绩!”闫渤文说。

责任编辑:文杰

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