Nuig的研究人员,埃因霍温理工大学和库鲁汶利用工程模拟和风洞设施等先进技术,更好地了解和改善精英副循环串联和手循环学科的复杂空气动力学。
机械手

副循环的重要性和威望正在上升,但是对副循环空气动力学的了解是非常有限的。因此,Nui Galway(爱尔兰)的研究人员,Eindhoven理工大学(荷兰)和Ku Leuven(比利时)采用了先进的技术,如由ANSYS开发的工程模拟(计算流体动力学-CFD)和通常专用于航空航天的风洞设施。核或汽车研究,以更好地了解和改善复杂的空气动力学的精英旁循环串联和手循环学科。

可以取得决定性的成果


结果表明,通过反直觉的姿势和方向盘的选择,可以取得决定性的成绩,从而改变明年奥运会的副自行车比赛的结果。

Eoghan Clifford博士,努伊戈尔韦四届副自行车世界冠军和现任残奥会冠军与伯特·布洛肯教授联手,Eindhoven理工大学(TU/E)和Ku Leuven,因其在精英自行车空气动力学方面的专长而闻名于世。

柏特·布洛肯教授风洞中的骑车手喷气平台,屠埃因霍温,荷兰。

令人惊讶的是,在缺乏许多基本见解的情况下,缺乏对副循环的科学研究,他们决定与Magdalena Hajdukiewicz博士(Nui Galway)合作,建立首个大型的残奥会自行车公开科研项目。Yasin Toparlar博士(Tu/E)Thomas Andrianne博士(U li_ge)和Paul Mannion博士(因在该项目上的工作而被Nui Galway和Tu/E联合授予博士学位)。

该项目将计算机模拟(CFD)与爱尔兰和荷兰超级计算机上的ANSYS软件结合起来,在埃因霍温理工大学和李戈大学的风洞中进行风洞试验。研究集中在串联循环和h1-h4手循环。

四个关键发现


这项调查产生了四个关键的新发现。在种族中应用这些发现将在时间上产生显著的收益。在最近的里约2016年顶级赛事中,金牌和银牌的区别,或是错过了领奖台,往往是几秒钟的事情:
1) 双人自行车:男子4公里追逐赛(里约维洛德罗姆)-金到银(1.6秒);铜牌到第四名(0.9秒)。
2) 双人自行车:男子30公里计时赛(里约热内卢路)-金牌到银牌8.8秒。
3) 串联自行车:女子-串联3公里追求(里约维洛德罗姆)-金到银(3.5秒)。在排位赛中,0.8秒将第三名与第五名分开(第三名和第四名的成绩是奖牌)。
4)双人自行车:女子30公里计时赛(里约路)-银牌到铜牌0.8秒。
5) 手踏车:男子20公里计时赛(里约路)-在某些情况下,从金到银低达2秒10秒,从银到铜低达0.9秒。

时间差异显著


这项研究得出了四个关键的新发现,这些新发现通常与骑自行车的人及其随行人员所期望的相反,而且在种族环境中,时间会有很大的差异:
1)典型的时间试验设置,飞行员和司炉的时间试验手柄不能提供最低的空气阻力。托住双联自行车(车架握紧装置)座椅柱的加煤机在10公里的比赛中可获得8.1秒的收益。
2) 串联自行车运动员最符合空气动力学的比赛设置不是飞行员和司炉的身体最接近水平面。飞行员稍微向上一点,在10公里的距离上可以获得6.5秒的优势。
3)h1-h4摩托车最符合空气动力学的车轮选择不是后部的盘形车轮,作为普遍接受的,但后面有两个带辐条的轮子,因为圆盘轮会引导这些轮子之间的流动,在骑自行车的人身上产生额外的吸力(阻力)。后轮为辐条车轮,前轮为单碟车轮,在10公里时可节省16秒。
4) 对于下坡自行车,运动员倾向于采用所谓的6点钟位置,双手放在最低位置,手臂紧贴身体。9点钟位置,手最靠上游,阻力降低4.3%。在500米下降时,增益为0.8秒。

作为四届副自行车世界冠军和现任残奥会冠军,克利福德博士证实了这些发现,并与研究小组和高绩效教练一起对运动员进行了测试,并利用这些发现指导这些运动员取得更好的成绩。

克利福德博士,工程与信息学院努伊戈尔韦他说:“这是我从事过的最令人兴奋和最具挑战性的项目之一。广泛的实验和计算模型的工作是前所未有的残奥会自行车,甚至是大多数体育项目。

“这项工作将从根本上影响残奥会自行车赛,并将使车队和工程师重新考虑他们的空气动力学方法。这项工作也为世界级残奥会运动员提供了与其他专业运动员相同的专业知识和设备。

“在世界锦标赛和残奥会上,十分之一秒可以决定奖牌,这项工作可以开启这一关键时刻。”

伯特·布洛肯教授,埃因霍温理工大学和库鲁文,他说:“我对运动空气动力学充满热情,因为它确实推动了计算机模拟和风洞测试的界限。在大多数有关空气动力学的话题中,5%到10%的精确度被认为是足够的。

“然而,在运动空气动力学方面,十分之一甚至百分之一百的百分比是决定性的。这是残奥会自行车赛的第一个广泛的开放项目,揭示了在这些比赛中获得这些成果的新见解。”

工程仿真负责人


蒂埃里·马尔卡尔,全球产业总监体育和医疗保健,ANSYS说:“作为工程仿真的领导者,ANSYS致力于通过采用航空航天和汽车工业中传统的技术,帮助体育界提高运动员的安全性和性能。精英运动是一个理想的窗口,可以说明普及模拟在所有行业中的影响。”

残奥会爱尔兰首席执行官米里亚姆马龙说:“我要祝贺研究团队发表了这项奇妙的研究。公布的结果将从根本上改变许多骑自行车的人对他们运动的态度,并将确保随着成绩的提高,更令人兴奋的时刻到来。

“特别高兴的是,残奥会爱尔兰董事会成员和残奥会冠军,Eoghan Clifford博士,是这项研究项目的带头人。”

Neill Delahaye国家绩效教练,自行车爱尔兰,他说:“近年来,爱尔兰自行车在赛道自行车和公路自行车方面取得了重大的国际成功。

“为了与世界顶尖国家竞争,我们积极参与研究和创新。从一开始,我们就认识到这项工作对我们的运动员有着重大的好处,特别是考虑到空气动力学在自行车运动中起着如此关键的作用。”

关于本项目的科学出版物:https://surfdrive.surf.nl/files/index.php/s/mcw2jsalppcka6z

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