新華社重慶1月5日電題：3D建模、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)……高山滑雪背后的“科技范兒”
新華社記者柯高陽
呼嘯的寒風(fēng)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(fēng)的路線”……這項(xiàng)看似簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，卻與奧運(yùn)賽場(chǎng)上滑雪運(yùn)動(dòng)員們的精彩表現(xiàn)息息相關(guān)。北京冬奧會(huì)即將到來之際，記者走進(jìn)重慶大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，尋找高山滑雪項(xiàng)目背后的“科技密碼”。
高山滑雪項(xiàng)目是雪場(chǎng)上速度最快的項(xiàng)目之一，自1936年起列入冬奧會(huì)比賽項(xiàng)目，被譽(yù)為冬奧會(huì)“皇冠上的明珠”。運(yùn)動(dòng)員們滑起來看似輕盈飄逸，要想摘金奪銀卻不容易，其背后涉及體育科學(xué)、人體運(yùn)動(dòng)學(xué)、飛行力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、最優(yōu)化理論等多學(xué)科交叉。2019年起，由北京交通大學(xué)、重慶大學(xué)等多家高校和科研單位共同承擔(dān)的“科技冬奧”專項(xiàng)課題針對(duì)雪場(chǎng)風(fēng)環(huán)境進(jìn)行研究，幫助滑雪運(yùn)動(dòng)員量身打造訓(xùn)練方案。
圖為科研人員在進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作。重慶大學(xué)供圖
“在高山滑雪比賽中，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。”研究團(tuán)隊(duì)成員、重慶大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室主任閆渤文介紹，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作用，賽道條件、雪況、風(fēng)速以及滑雪裝備的特性等都會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)產(chǎn)生影響。
在不同的風(fēng)速風(fēng)向條件下，滑雪運(yùn)動(dòng)員受到的力是怎樣的，風(fēng)荷載的情況是怎樣的？怎樣讓風(fēng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的影響更小，幫助他們?nèi)〉酶贸煽?jī)？這是科研人員需要攻關(guān)的現(xiàn)實(shí)問題。重慶大學(xué)土木工程學(xué)院院長(zhǎng)楊慶山說，研究團(tuán)隊(duì)成員此前主要針對(duì)建筑、橋梁等固定建筑物進(jìn)行試驗(yàn)，模擬競(jìng)技體育的風(fēng)環(huán)境還是第一次；為了搭建真實(shí)準(zhǔn)確的滑雪賽道模型，研究團(tuán)隊(duì)多次前往延慶冬奧會(huì)場(chǎng)地進(jìn)行考察，結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)運(yùn)用3D建模手段建立起高山滑雪滑降運(yùn)動(dòng)的環(huán)境模型。
這還只是整項(xiàng)研究的第一步。要弄清風(fēng)與力的關(guān)系，接下來的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)是關(guān)鍵。重慶大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室能夠模擬的風(fēng)速最大可達(dá)到35m/s，相當(dāng)于12級(jí)颶風(fēng)。記者目睹了其中一場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的過程：直徑4米多的風(fēng)洞裝置內(nèi)，模擬雪場(chǎng)氣候的寒風(fēng)從裝置的一頭吹來，帶動(dòng)著點(diǎn)燃的煙霧飄過滑雪場(chǎng)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(fēng)的路線”，并進(jìn)一步摸索滑雪運(yùn)動(dòng)員的滑行姿勢(shì)與氣動(dòng)阻力的奧秘。
重慶大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室。新華社記者楊仕彥攝
歷時(shí)兩年多的研究，這支科研團(tuán)隊(duì)積累了海量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其研究成果被應(yīng)用于高山滑雪滑降訓(xùn)練，幫助教練組為運(yùn)動(dòng)員定制戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)、裝備與體能綜合的個(gè)性化科學(xué)訓(xùn)練方案，以達(dá)到提高比賽成績(jī)的目的。“滑雪競(jìng)技的背后離不開科技力量支撐，衷心祝愿冬奧健兒們能在比賽中取得好成績(jī)！”閆渤文說。
