骑单车的车辆能否改变环法自行车赛的结果?

骑自行车的人的3D模型基于对自行车冠军的扫描。车辆模型是在线购买的。


艾恩德霍芬科技大学的设置旨在了解骑自行车的人对汽车的影响。 艾恩德霍芬科技大学的设置旨在了解骑自行车的人对汽车的影响。

骑自行车的人的3D模型基于对自行车冠军的扫描。车辆模型是在线购买的。 骑自行车的人的3D模型基于对自行车冠军的扫描。车辆模型是在线购买的。

Bert Blocken教授,博士生Yasin Toparlar和Thierry Marchal可能已经发现了可能影响治疗结果的因素 环法自行车赛 (7月4日至26日)。真正的比赛大约会在一周后进行,沿着从乌得勒支到塞夫尔的3360公里的路线,但马尔查尔指出,“比赛的一部分可以在电脑前赢得。”

Blocken,建筑与城市物理系主任 埃因霍温科技大学 在荷兰和比利时的鲁汶大学任教,以及工程仿真软件制造商Marchal ANSYS‘的全球医疗保健,消费产品和建筑行业总监,在其职业生涯中花费了大量时间来重现物理现象—如动车和火车的空气动力学—以计算机内部的像素为单位。乍一看,他们的专业知识似乎与依靠肌肉,训练和耐力的自行车冠军没有什么共同之处。但是确实如此。

“我们已经开始与争取奥运金牌的运动员合作,”马尔卡尔说。用来模拟和研究喷气式客车或一级方程式赛车周围气流的ANSYS技术可以应用于游泳者或骑自行车的人。

“在自行车比赛中,领跑者正在保护追随者免受风的影响,因此’普遍了解’在某人后面更容易,” explained Marchal. “但是Bert Blocken和他的团队发现追随者也可能影响领先者’通过将空气推向前方来表现。”

对于骑自行车的人来说,Blocken和他的博士生Yasin Toparlar发现,这种影响足以改变比赛的结果。蒂埃里·马尔卡尔(Thierry Marchal)说服他们将这些结果传达给国际自行车联盟和国际媒体。

计算机内部的竞赛

目前,出于安全原因,在比赛中跟随骑单车的赛车要求保持10 m的距离。但是根据埃因霍温工业大学使用ANSYS软件进行的研究,应该重新检查该距离。

“我们只是在试图了解跟随骑单车的汽车对这辆单车的阻力的影响的物理原理,” explained Blocken. “我们首先在ANSYS软件中进行了计算流体动力学(CFD)仿真。然后,我们通过风洞测试确认了我们的数字。”

骑车人的3D几何形状来自上一个项目的激光扫描,该项目可追溯到2006年。该车辆的3D模型是从3D内容提供商之一在线购买的。模拟场景涵盖了50公里的距离。研究人员逐渐减少了汽车与骑自行车者之间的距离,以查看发生了什么。

“当汽车以5米的距离跟着骑车人行驶时,减阻使骑车者比30米处的追随者拥有约24秒的优势,” explained Blocken. “进行CFD模拟可让我们将骑自行车的人和赛车放置得非常接近。你不会’不能在真实的实验中做到这一点,因为这对骑自行车的人来说很危险。”

软件仿真使研究人员可以通过改变骑车人和汽车之间的距离来重复相同的场景。 软件仿真使研究人员可以通过改变骑车人和汽车之间的距离来重复相同的场景。

差价合约作为一种预测工具

Marchal建议,CFD应该在最重要的地方使用。“对于比赛的某些部分,例如涉及爬山的阶段,您可能不想对每个人都变慢的爬山进行CFD。但是对于下坡,这更有意义” he explained.

一些运动器材制造商现在与CFD专家合作以改善产品性能。例如,自行车制造商和头盔制造商可以改变其产品形状,以改善气流并减少阻力。甚至在骑行服和泳衣上都需要进行CFD检查,以改善空气动力学性能。 (有关更多信息,请阅读“差价合约再次在奥运泳装中掀起波澜,” August 2012.)

Blocken和他的同事Peter Hespel教授在 鲁汶大学 从2006年开始与佛兰德自行车联盟合作,使用数字模拟来了解骑车人的姿势,身高和体形如何影响比赛的结果。 Blocken指出,成功的秘诀在于平衡空气动力学和动力。

“If you’在自行车的空气动力学最佳位置上,您不会’t产生最大功率,” he explained. “And if you’重新产生最大的电量,您赢了’空气动力学非常好。”因此,至少在理论上,每个骑自行车的人都可以通过寻求最佳的空气动力平衡来找到一种最适合自己的姿势。

但是,将CFD视为竞技体育的终极预测指标是错误的。“我们可以提拔运动员’装备的表现,优化自己的处境,但运动员是必须应对疲劳,保持士气并骑自行车的人,”马查尔指出。

Blocken希望有人对他的研究表示怀疑,但他’对他的发现充满信心。他说,“数字仿真与实际风洞测试之间的协议甚至比预期的要好。我们在使用ANSYS软件执行准确和可靠的CFD仿真方面拥有17年的经验。”

保持游戏公平

埃因霍温科技大学和ANSYS计划将他们的发现正式通知自行车社区和监管组织。

“我们认为我们需要公开这些发现,因为我们关注游戏的公平性,” said Marchal. “我们还希望UCI意识到这一点,以便可以修改法规。”

It’目前尚不清楚UCI或环法自行车赛当局会采取何种类型的应对措施。

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黄健贤

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