ГРНТИ 77.29 Методические основы видов спорта
Цель исследования – на основе разработки математических моделей изучить взаимодействие спортсмена и воздушной среды и определить аэродинамические характеристики прыгуна на лыжах на стадии разгона. Методы и организация исследования. В исследовании приняли участие прыгуны с трамплина высокой квалификации. В ходе исследования применяли инструментальные методики 3-d анализа Qualisys, тензоплатформы AMTI, сканер тела TC2 3D Body Scanner NX-16, лазерный сканер FARO «Focus-3D», а также пакеты для моделирования FlowVision и SIMULIA Abaqus. Результаты исследования и выводы. В ходе работы созданы численные модели спортсменов в динамике выполнения прыжка с трамплина на стадии разгона для определения аэродинамических характеристик. На основании полученных в исследовании результатов расчета движения воздушного потока и сил трения на модель системы «спортсмен-лыжи» видно, что основной вклад в силу лобового сопротивления для трех вариантов рассмотренных разгонных поз вносит сила давления, создаваемая корпусом лыжника, далее следует сила трения. Силы давления и трения, создаваемые лыжами на этапе разгона, незначительны. Установлено, что для снижения силы сопротивления необходимо в большей степени уделить внимание снижению давления на спортсмена, чем снижать силу трения воздушного потока.
аэродинамика, прыжки на лыжах с трамплина, моделирование, FlowVision
1. Hu Q., Liu Y. A review of wind tunnel experimental research on aerodynamic drag reduction in winter sports // China Sport Sci. Tech. 2022. V. 42. Р. 55–67.
2. Jung A., Staat M., Müller W. Flight style optimization in ski jumping on normal, large, and ski flying hills // J. Biomech. 2014. V. 47. Р. 716–722.
3. Schmolzer B., Müller W. The importance of being light: Aerodynamic forces and weight in ski jumping // J. Biomech. 2002. V. 36. P. 1059–1069.
4. Straumann R. Vom Skiweitsprung und seiner Mechanik (1 Teil) [Ski Jumping and the Mechanics Theory] // Jahrbuch des Schweizerischen Skiverbandes. 1926. V. 22. P. 11–29.
5. Hochmuth G. Untersuchungen über den Einfluß der Absprungbewegung auf die Sprungweite beim Skispringen // Wissenschaftliche Zeitschrift der Deutschen Hochschule für Körperkultur. 1958/59. N 1. P. 29–57.
6. Remizov L. P. Biomechanics of Optimal Flight Ski-jumping // J. Biomechanics. 1984. V. 17. P. 167–171.
7. Denoth J., Luethi S. M., Gasser H. H. Methodological Problems in Optimization of the Flight Phase in Ski Jumping // J. Biomechanics. 1987. No 3. P. 404–418.
8. Müller E., Schwameder H. Biomechanical Aspects of New Techniques in Alpine Skiing and Ski-jumping // J. Sports Sci. 2003. V. 21. P. 679–692.
9. Virmavirta M. Aerodynamics of ski jumping // The engineering approach to winter sports / Braghin [et al.] (eds.). Springer, New York, 2016. P. 153–181.
10. Mahnke R., Hochmuth G. Neue Erkenntnisse zur Luftkraftwirkung beim Ski-springen. Research Report, Forschungsinstitut für Körperkultur und Sport, Leipzig, 1990.
11. Gardan N., Schneider A., Polidori G. [et al.]. Numerical investigation of the early flight phase in ski-jumping // J. Biomech. 2017. V. 50. P. 29–34.
12. Nørstrud H., Øye I. J. On CFD simulation of ski jumping, in computational fluid dynamics for sport simulation // Lecture notes in computational science and engineering / Peters M. (ed). V. 72. Springer, Berlin, 2009. P. 63–82.
13. Hu Q., Chen Q., Zhang W. Effect of the ski opening angle on the aerodynamic characteristics during flight in ski-jumping // China Sport Sci. 2018. V. 38. P. 42–49.
14. Shestakov M., Korchagin A. Computer simulation of mechanisms to reduce the metabolic costs of running while taking into account the individual characteristics of the athlete. DOIhttps://doi.org/10.5772/intechopen.1003066 // Technology in Sports - Recent Advances. New Perspectives and Application. 2023. P. 19.
