再過兩個月,2022年北京冬奧會就將正式拉開大幕。中國健兒將在家門口一展身手。競技體育,成績的提升既靠運動員刻苦地訓練、教練員悉心地指導,也越來越離不開科技的助力。在北京交通大學,土木建築工程學院教授李波帶領團隊,利用風洞技術研究風對運動員比賽成績的影響,助力運動員更加科學地備戰。
北交大的風洞實驗室位於教學樓地下一層。李波笑著說,這裡是“風的天堂”——風洞裡,可以摸擬從每秒幾米到十幾米,不同等級風速下,人體、物體的氣動力變化。他說,根據相對運動原理,科研人員可以用風洞裡的風速來模擬運動員的運動速度,為運動員開展專項訓練提供了一個很好的模擬環境。同時,利用風洞的測試資料,科學家還可以研發低風阻高效能運動裝備、服裝、器材,評估比賽場地賽時風環境,作用十分巨大。
北京交通大學風洞實驗室內,土木建築工程學院博士生張淵召身穿冬奧專案高山滑雪裝備進行測試。
在一些發達國家,風洞輔助訓練已經不是什麼新鮮事。例如,有的國家就利用風洞對10多個冬奧專案進行系統化的風洞測試,從而改進技術動作和運動裝備,結果此後的冬季奧運會上,該國的成績提升十分明顯。
隨著風洞中風力越來越大,測試者壓低了姿態,頭頂上為了顯示風速而安置的標識物——彩色線束隨著強風飄舞起來。
面向北京2022年冬奧會,我國也啟動了“科技冬奧”技術攻關,在這個專案的“參賽”模組,科學家們的努力不僅是為了提升比賽成績,更重要的是提升我國冬季運動專案、裝備的整體科技實力。李波帶領團隊研發了我國第一套冰雪專案風洞輔助訓練系統,該系統能夠將風速、風阻力、姿態、重心位置、測試指令透過投影儀實時反饋給測試運動員,透過定量化的資料,進行運動姿態、佇列最佳化。為了協助高效能運動裝備研發,該系統還專門開發了運動裝備風阻效能評測模組。
.風洞實驗室主任李波教授(右1)在實驗室內與進行測試的學生交流感受。
2020年10月,國內首座體育綜合風洞在二七廠科訓基地正式啟用。李波和團隊全程參與了這座風洞的規劃和建設。在這座風洞的測試中,李波團隊針對冰雪專案特點,還設計了冰上專案、雪上專案、車橇專案風洞測試全套輔助裝置,形成了包括冬季專案風洞訓練體系、運動姿態最佳化減阻技術、佇列最佳化減阻技術、賽道賽時環境風評估與應對技術、運動裝備風阻效能評測技術的完整風洞技術應用體系,應用於15支冰雪專案國家集訓隊共367名運動員的北京2022年冬奧會備戰。
測試人員前方地面投屏的是測試的各項指標資料,測試者可以在實驗過程中實時掌握狀態。
如今,國家體育總局已經建設了二七廠科訓體育綜合風洞、淶源跳臺滑雪專業風洞、小型便捷式風洞、垂直風洞等多個風洞,形成強大的“追風”科技訓練基礎設施群。這些風洞群的背後,都凝聚著李波團隊的智慧。
為了完成部分測試專案,實驗室專門透過3D列印的方法制作了三個運動員模型,實驗室的同學們正把測試用模型安置在風洞中準備進行實驗。
不久前,在北京2022年冬奧會“衝刺”攻堅階段的關鍵時刻,國家體育總局舉行冰雪專案2020-2021賽季表彰大會暨中國冰雪科學顧問等證書頒發儀式,北京交通大學被授予“中國冰雪科技聯合攻關單位”,李波被授予“中國冰雪科學家”榮譽稱號。李波說,自己將倍加珍惜這份榮譽,更加全身心投入風洞技術研究應用的科研攻關中,“期待著我們的體育健兒在冬奧會上取得更加出色的成績,我會努力去賽場見證這些激動人心的時刻。”他說。
風洞實驗室的同學正在“風洞測振支架”前佈置實驗儀器。