本報(bào)記者 雍 黎 實(shí) 習(xí) 生 單倩瀾
科技冬奧進(jìn)行時(shí)
點(diǎn)煙,風(fēng)起,在重慶大學(xué)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室風(fēng)洞里,在高山滑雪賽道模型前,可以清晰地看到煙霧隨著風(fēng)混亂地飄著,這就是雪場(chǎng)風(fēng)環(huán)境的研究現(xiàn)場(chǎng)。這對(duì)運(yùn)動(dòng)員比賽有什么用?在冬奧會(huì)即將到來之際,科技日?qǐng)?bào)記者走進(jìn)重慶大學(xué),探秘高山滑雪項(xiàng)目背后的“科技范兒”。
高山滑雪項(xiàng)目是雪場(chǎng)上速度最快、危險(xiǎn)性最高的項(xiàng)目之一,被譽(yù)為“冬奧會(huì)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(huì)比賽項(xiàng)目。在這項(xiàng)比賽中,運(yùn)動(dòng)員利用勢(shì)能從山頂滑行到山下的終點(diǎn),用時(shí)少的則為優(yōu)勝者。
在即將開展的北京冬奧會(huì)中,就有高山滑雪滑降的比賽項(xiàng)目。但由于我國(guó)的氣候、滑雪器材以及場(chǎng)地的原因,這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)在我國(guó)興起的比較晚,發(fā)展的速度也不快。重慶大學(xué)參與的“科技冬奧”專項(xiàng)課題針對(duì)雪場(chǎng)風(fēng)環(huán)境研究,為我國(guó)運(yùn)動(dòng)員和教練員提供決策依據(jù)和支持。
重慶大學(xué)“科技冬奧”團(tuán)隊(duì)成員、土木工程學(xué)院閆渤文副教授等通過實(shí)地勘測(cè)和3D建模,建立了實(shí)用、高效、精確的高山滑雪運(yùn)動(dòng)員速降模型。
“我們團(tuán)隊(duì)前前后后四次前往冬奧會(huì)場(chǎng)地進(jìn)行考察,通過對(duì)延慶賽區(qū)國(guó)家高山滑雪中心賽道進(jìn)行合理性的簡(jiǎn)化,建立了真實(shí)的賽道模型,并融入之前建立的直道+彎道高山滑降運(yùn)動(dòng)模型!敝貞c大學(xué)“科技冬奧”團(tuán)隊(duì)成員李珂介紹,同時(shí)結(jié)合對(duì)賽道風(fēng)場(chǎng)的數(shù)值模擬結(jié)果和有限的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),考慮賽場(chǎng)上不同方向環(huán)境風(fēng)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。
重慶大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室以前都是針對(duì)建筑、橋梁等固定大體量的建筑物進(jìn)行試驗(yàn),針對(duì)運(yùn)動(dòng)員做試驗(yàn)還是第一次。
據(jù)了解,影響運(yùn)動(dòng)員滑行的因素包括運(yùn)動(dòng)員體型、技戰(zhàn)術(shù)以及賽道條件、雪況、風(fēng)速以及滑雪裝備的特性等,運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)員的姿勢(shì)有很大的關(guān)系。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來看,賽場(chǎng)風(fēng)速能達(dá)到每秒20—30米以上,所以賽場(chǎng)環(huán)境風(fēng)速的方向也會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)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(fēng)環(huán)境,其中70%左右的內(nèi)容是通過計(jì)算機(jī)來完成。先通過計(jì)算機(jī)模擬整個(gè)地球的風(fēng)環(huán)境,再模擬特定區(qū)域的風(fēng)環(huán)境,為后續(xù)研究收集數(shù)據(jù)!崩铉娼榻B。
此外,研究從風(fēng)到力的關(guān)系是必要的!爸懒Σ拍芰私膺\(yùn)動(dòng),而想知道力,就得進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。我們需要建立運(yùn)動(dòng)員的滑降模型,研究當(dāng)運(yùn)動(dòng)員采用不同姿勢(shì)時(shí),他受到的力是怎樣的,風(fēng)荷載的情況是怎樣的!崩铉娼榻B,這項(xiàng)研究將輔助教練員為每個(gè)運(yùn)動(dòng)員制定戰(zhàn)術(shù)和裝備與體能綜合的個(gè)性化科學(xué)訓(xùn)練方案,提高比賽成績(jī)!八麄冎孕牡叵M麌(guó)家隊(duì)隊(duì)員們能在比賽中取得好成績(jī)!”