アルペンスキーに挑戦してみませんか？風洞3Dモデリングのヘルプ

タバコに火をつけると、風が吹き始めます。重慶大学構造研究室の風洞内では、アルペンスキーコースの模型の前で、煙が風とともに乱雑に漂う様子がはっきりと見える。スキー場の風環境に関する研究現場です。これは競技中のアスリートにどのように役立つのでしょうか?冬季オリンピックが近づく中、科技日報の記者が重慶大学を訪れ、アルペンスキープロジェクトの背景にある「技術的スタイル」を探った。

映像制作：Yong Li、Shan Qianlan、Zhou Wenwen

「冬季オリンピックの最高峰」への挑戦を支援

アルペンスキーは、スキー場で行われる競技の中で最も速く、最も危険な競技の一つであり、「冬季オリンピックの最高峰」として知られています。ヨーロッパのアルプス地方で発祥し、アルペンスキーとしても知られています。クロスカントリースキー競技を基盤として徐々に形成され、1936年から冬季オリンピックの種目として採用されています。この競技では、選手は位置エネルギーを利用して山頂から山麓のゴールラインまで滑走し、最も時間がかからなかった選手が勝者となります。

来たる北京冬季オリンピックにはアルペンスキーのダウンヒル競技が含まれる。しかし、我が国の気候、スキー用具、競技場などの事情により、このスポーツは我が国で比較的遅れて登場し、急速に発展してきませんでした。重慶大学が参加する「科学技術冬季オリンピック」特別プロジェクトは、スキー場の風環境の研究に重点を置き、中国の選手やコーチに意思決定の基礎とサポートを提供します。

重慶大学「科学技術冬季オリンピック」チームのメンバーであり、土木工学学院の准教授であるヤン・ボーウェン氏は、現地調査と3Dモデリングを通じて、アルペンスキーヤー向けの実用的かつ効率的で正確なダウンヒルモデルを確立した。

「私たちのチームは冬季オリンピックの会場を4回視察しました。延慶競技場にある国家アルペンスキーセンターのコースを合理的に簡素化することで、実際のコースモデルを確立し、以前に確立された直線+曲線のアルペンダウンヒルスポーツモデルを組み込みました。」重慶大学「科学技術冬季オリンピック」チームのメンバーである李克氏は、同時に、トラックの風場の数値シミュレーション結果と限られた測定データを組み合わせ、会場におけるさまざまな方向の周囲の風の影響を考慮して、アルペンスキー滑降の環境モデルを確立し、より包括的で効果的なアルペンスキー滑降モデルを生み出したと紹介した。

風洞実験に使用したトラックの模型。写真は科技日報記者の李勇氏による撮影

風洞3Dモデリングはアスリートのトレーニング計画のカスタマイズに役立ちます

重慶大学の風洞実験室では、かつて建物や橋などの大型固定構造物の試験が行われていました。アスリートを対象にした検査は今回が初めて。

選手の滑りに影響を与える要因としては、選手の体型、技術や戦術、コースの状態、雪の状態、風速、スキー用具の特性などが挙げられるとされています。滑走の過程で、アスリートは重力、空気の揚力と抵抗、地面の支持と摩擦、骨格筋の力の影響を受けます。中でも空気抵抗は選手の姿勢と大きく関係しています。監視データによると、スタジアム内の風速は毎秒20〜30メートル以上に達する可能性があるため、スタジアム環境の風速の方向も選手のスケートに大きな影響を与えることになります。

「私たちの仕事の第一段階は風環境の研究で、そのうち約70％はコンピューターを通じて行われます。まずコンピューターを通じて地球全体の風環境をシミュレートし、次に特定の地域の風環境をシミュレートして、その後の研究のためのデータを収集します」と李克氏は紹介した。

実験サイト。写真は科技日報記者の李勇氏による撮影

さらに、風から力への関係を研究する必要があります。 「力を知ることによってのみ、スポーツを理解することができます。そして、力を知るためには、数学的モデリングを行う必要があります。アスリートがさまざまな姿勢をとったときに受ける力と風荷重の状態を研究するために、アスリートのダウンヒルモデルを構築する必要があります。」李克氏は、この研究はコーチが各選手の戦術、装備、体力を統合した個別の科学的トレーニング計画をカスタマイズするのに役立ち、それによって競技結果が向上するだろうと紹介した。 「代表チームのメンバーが大会で良い成績を収められることを心から願っています！」

出典：科技日報

◎科技日報記者のヨン・リーとインターンのシャン・チアンラン

編集者：張其其

レビュー: 王小龍

最終審査員：He Yi