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3D建模、風洞實驗……高山滑雪背後的“科技范兒”

  新華社重慶1月5日電題:3D建模、風洞實驗……高山滑雪背後的“科技范兒”

  新華社記者柯高陽

  呼嘯的寒風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“風的路線”……這項看似簡單的實驗,卻與奧運賽場上滑雪運動員們的精彩表現息息相關。北京冬奧會即將到來之際,記者走進重慶大學風洞實驗室,尋找高山滑雪項目背後的“科技密碼”。

  高山滑雪項目是雪場上速度最快的項目之一,自1936年起列入冬奧會比賽項目,被譽為冬奧會“皇冠上的明珠”。運動員們滑起來看似輕盈飄逸,要想摘金奪銀卻不容易,其背後涉及體育科學、人體運動學、飛行力學、空氣動力學、最優化理論等多學科交叉。2019年起,由北京交通大學、重慶大學等多家高校和科研單位共同承擔的“科技冬奧”專項課題針對雪場風環境進行研究,幫助滑雪運動員量身打造訓練方案。

  “在高山滑雪比賽中,運動員利用勢能從山頂滑行到山下的終點,用時少的則為優勝者。”研究團隊成員、重慶大學風洞實驗室主任閆渤文介紹,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作用,賽道條件、雪況、風速以及滑雪裝備的特性等都會對運動員的成績産生影響。

  在不同的風速風向條件下,滑雪運動員受到的力是怎樣的,風荷載的情況是怎樣的?怎樣讓風對運動員的影響更小,幫助他們取得更好成績?這是科研人員需要攻關的現實問題。重慶大學土木工程學院院長楊慶山説,研究團隊成員此前主要針對建築、橋梁等固定建築物進行試驗,模擬競技體育的風環境還是第一次;為了搭建真實準確的滑雪賽道模型,研究團隊多次前往延慶冬奧會場地進行考察,結合實測數據運用3D建模手段建立起高山滑雪滑降運動的環境模型。

  這還只是整項研究的第一步。要弄清風與力的關係,接下來的風洞實驗是關鍵。重慶大學風洞實驗室能夠模擬的風速最大可達到35m/s,相當於12級颶風。記者目睹了其中一場實驗的過程:直徑4米多的風洞裝置內,模擬雪場氣候的寒風從裝置的一頭吹來,帶動著點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“風的路線”,並進一步摸索滑雪運動員的滑行姿勢與氣動阻力的奧秘。

  歷時兩年多的研究,這支科研團隊積累了海量的實驗數據,其研究成果被應用於高山滑雪滑降訓練,幫助教練組為運動員定制戰術、技術、裝備與體能綜合的個性化科學訓練方案,以達到提高比賽成績的目的。“滑雪競技的背後離不開科技力量支撐,衷心祝願冬奧健兒們能在比賽中取得好成績!”閆渤文説。(完)

編輯: 陶玉蓮
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