挑战高山滑雪？风洞3D建模来帮忙

点烟，风起，在重庆大学结构实验室风洞里，在高山滑雪赛道模型前，可以清晰地看到烟雾随着风混乱地飘着，这就是雪场风环境的研究现场。这对运动员比赛有什么用？在冬奥会即将到来之际，科技日报记者走进重庆大学，探秘高山滑雪项目背后的“科技范儿”。

视频摄制：雍黎、单倩澜、周玟玟

助力挑战“冬奥会皇冠上的明珠”

高山滑雪项目是雪场上速度最快、危险性最高的项目之一，被誉为“冬奥会皇冠上的明珠”。它起源于欧洲的阿尔卑斯地区，也叫阿尔卑斯滑雪，是在越野滑雪基础上逐步形成的，1936年起被列为冬奥会比赛项目。在这项比赛中，运动员利用势能从山顶滑行道山下的终点，用时少的则为优胜者。

在即将开展的北京冬奥会中，就有高山滑雪滑降的比赛项目。但由于我国的气候、滑雪器材以及场地的原因，这项运动在我国兴起的比较晚，发展的速度也不快。重庆大学参与的“科技冬奥”专项课题针对雪场风环境研究，为我国运动员和教练员提供决策依据和支持。

重庆大学“科技冬奥”团队成员、土木工程学院闫渤文副教授等通过实地勘测和3D建模，建立了实用、高效、精确的高山滑雪运动员速降模型。

“我们团队前前后后四次前往冬奥会场地进行考察，通过对延庆赛区国家高山滑雪中心赛道进行合理性的简化，建立了真实的赛道模型，并融入之前建立的直道+弯道高山滑降运动模型。”重庆大学“科技冬奥”团队成员李珂介绍，同时结合对赛道风场的数值模拟结果和有限的实测数据，考虑赛场上不同方向环境风的影响，建立起高山滑雪滑降的环境模型，打造出了更全面、更有效的高山滑雪速降模型。

风洞实验中的赛道模型。科技日报记者 雍黎 摄

风洞3D建模 为运动员量身打造训练方案

重庆大学风洞实验室以前都是针对建筑、桥梁等固定大体量的建筑物进行试验，针对运动员做试验还是第一次。

据了解，影响运动员滑行的因素包括运动员体型、技战术，赛道条件、雪况、风速以及滑雪装备的特性等，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的作用，其中空气阻力与运动员的姿势有很大的关系。从监测数据来看，赛场风速能达到20-30米每秒以上，所以赛场环境风速的方向也会对运动员滑行产生很大的影响。

“我们的第一部分工作就是研究风环境，其中70%左右的内容是通过计算机来完成。先通过计算机模拟整个地球的风环境，再模拟特定区域的风环境，为后续研究收集数据。”李珂介绍。

实验现场。科技日报记者 雍黎 摄

此外，研究从风到力的关系是必要的。“知道力才能了解运动，而想知道力，就得进行数学建模。我们需要建立运动员的滑降模型，研究当运动员采用不同姿势时，他受到的力是怎样的，风荷载的情况是怎样的。”李珂介绍，这项研究将辅助教练员为每个运动员定制战术、装备与体能综合的个性化科学训练方案，提高比赛成绩。“他们衷心地希望国家队员们能在比赛中取得好成绩！”

来源：科技日报

◎ 科技日报记者 雍黎 实习生 单倩澜

编辑：张琦琪

审核：王小龙

终审：何屹