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流体力学高光时刻,奥运赛场上高科技泳衣的沉浮

时间:2024-10-21 16:46:04浏览次数:10  
标签:沟槽 高光 奥运会 鲨鱼 阻力 赛场 泳衣 游泳

在巴黎奥运会上,潘展乐取得了中国游泳队的首枚金牌。等等,这8位运动员,怎么全都没有穿上衣,都光膀子。记得2008年的北京奥运会,大家都穿着上衣呢。如此剧烈的反差,游泳运动到底发生了什么?

流体力学高光时刻,奥运赛场上高科技泳衣的沉浮的图1

研究之后惊讶地发现,原来这一切都要归因于“高科技泳衣”。游泳时,运动员划水消耗的能量,约有90%用来克服水的阻力。所以一件低阻力的泳衣,自然成为各国游泳队的追求目标。

1992年的巴塞罗那奥运会,有厂商就推出了声称可减阻15% 的泳衣。最终,该届奥运会53%的游泳奖牌得主,都穿了这款泳衣。

流体力学高光时刻,奥运赛场上高科技泳衣的沉浮的图2

此时,泳坛还没有认识到科技的威力。区区一件泳衣,又没有动力,还能翻了天不成?1999年,著名的“鲨鱼皮”泳衣横空出世,并得到了国际泳联的使用许可。在随后的2000年悉尼奥运会上,鲨鱼皮泳衣小试牛刀,拿走了83%的奖牌,并破了13个世界纪录,占比87%。从此,泳坛不平静了,军备竞赛的气息愈发浓厚。

流体力学高光时刻,奥运赛场上高科技泳衣的沉浮的图3

2004年,47名运动员穿着第二代鲨鱼皮泳衣,登上了雅典奥运会的领奖台。2008年的北京奥运会,高科技泳衣到达了真正的巅峰,最新一代的鲨鱼皮泳衣成为了泳坛的绝对霸主。造就了94%的游泳冠军,包括八冠王并三破世界纪录的“飞鱼”菲尔普斯,以及中国唯一一枚游泳金牌得主刘子歌。

流体力学高光时刻,奥运赛场上高科技泳衣的沉浮的图4

这这这,再不管不行了。如此下去,游泳运动从拼体能变成拼财力了! 奥运精神何在,体育意义何在?正所谓“欲让其灭亡,先让其疯狂”,2010年国际泳联紧急给这场军备竞赛踩了刹车。明确规定,男子泳衣只允许覆盖腰部到膝盖,女子泳衣只允许覆盖肩部到膝盖,且泳衣的材料必须是纺织物。

高科技泳衣从此被封禁,大家也就看到光膀子运动员同台竞技的场景。

流体力学高光时刻,奥运赛场上高科技泳衣的沉浮的图5

如今硝烟散尽,我们回看“鲨鱼皮泳衣”何以具有如此威力。难道是鲨鱼皮足够光滑吗?

实际恰恰相反,鲨鱼皮表面有很多细微的凸起,形成一排排沟槽。这些沟槽让表面更粗糙,但却能实打实地减小阻力。

流体力学高光时刻,奥运赛场上高科技泳衣的沉浮的图6

至于沟槽的减阻机理,目前学术界普遍认为,是沟槽结构有助于引导流体平滑地流过固体表面,抑制湍流旋涡在固体表面的横向迁移,进而减小了阻力。

流体力学高光时刻,奥运赛场上高科技泳衣的沉浮的图7

理论理解起来很复杂,我们用天洑国产流体仿真软件AICFD做个计算直观地看一下。

两个水槽模型,一个底面是平板,一个带有沟槽。计算水流过时底面所受阻力。

流体力学高光时刻,奥运赛场上高科技泳衣的沉浮的图8

结果显示,平板结构,阻力为1.8N;沟槽结构,阻力为1.5N,减小16.7%,相当明显。

流体力学高光时刻,奥运赛场上高科技泳衣的沉浮的图9

流体力学博大精深,除了游泳,还有乒乓球、高尔夫球、足球、自行车、赛车等等各种运动,都有它的影子。

流体力学高光时刻,奥运赛场上高科技泳衣的沉浮的图10

真是应了那句话,学好数理化,体坛可称霸!本期就到这啦~拜拜

标签:沟槽,高光,奥运会,鲨鱼,阻力,赛场,泳衣,游泳
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