Anspruchsvolles Alpinskifahren? Windkanal-3D-Modellierung zur Hilfe

Zünden Sie eine Zigarette an, der Wind beginnt zu wehen. Im Windkanal des Strukturlabors der Universität Chongqing kann man vor dem Modell der alpinen Skipiste deutlich den Rauch sehen, der chaotisch im Wind schwebt. Dies ist der Forschungsstandort für die Windumgebung des Skigebiets. Wie hilft dies den Sportlern im Wettkampf? Da die Olympischen Winterspiele vor der Tür stehen, besuchte ein Reporter der Science and Technology Daily die Universität Chongqing, um den „technologischen Stil“ hinter dem alpinen Skiprojekt zu erkunden.

Videoproduktion: Yong Li, Shan Qianlan, Zhou Wenwen

Mithelfen, das „Kronjuwel der Olympischen Winterspiele“ herauszufordern

Der alpine Skisport zählt zu den schnellsten und gefährlichsten Disziplinen im Skisport und gilt als „Kronjuwel der Olympischen Winterspiele“. Es hat seinen Ursprung in der Alpenregion Europas und ist auch als alpines Skifahren bekannt. Es entwickelte sich allmählich aus dem Skilanglauf und ist seit 1936 eine olympische Wintersportart. Bei diesem Wettkampf nutzen die Athleten ihre potentielle Energie, um vom Gipfel des Berges zur Ziellinie am Fuße des Berges zu gleiten. Derjenige, der dafür am wenigsten Zeit benötigt, ist der Gewinner.

Bei den bevorstehenden Olympischen Winterspielen in Peking wird es auch Abfahrtswettbewerbe im alpinen Skisport geben. Aufgrund des Klimas, der Skiausrüstung und der Austragungsorte in unserem Land kam dieser Sport jedoch relativ spät in unserem Land auf und hat sich nicht schnell entwickelt. Das Sonderprojekt „Wissenschaft und Technologie – Olympische Winterspiele“, an dem die Universität Chongqing beteiligt ist, konzentriert sich auf die Erforschung der Windumgebung in Skigebieten und soll chinesischen Athleten und Trainern eine Entscheidungsgrundlage und Unterstützung bieten.

Yan Bowen, außerordentlicher Professor an der Fakultät für Bauingenieurwesen und Mitglied des Teams „Wissenschaft und Technologie – Olympische Winterspiele“ der Universität Chongqing, hat durch Felduntersuchungen und 3D-Modellierung ein praktisches, effizientes und genaues Abfahrtsmodell für alpine Skifahrer erstellt.

„Unser Team besuchte die Austragungsorte der Olympischen Winterspiele viermal zur Inspektion. Durch eine sinnvolle Vereinfachung der Strecke des Nationalen Alpinen Skizentrums im Wettkampfgebiet Yanqing haben wir ein reales Streckenmodell erstellt und das zuvor etablierte gerade + kurvige alpine Abfahrtssportmodell integriert.“ Li Ke, Mitglied des Teams „Wissenschaft und Technologie der Olympischen Winterspiele“ der Universität Chongqing, stellte vor, dass gleichzeitig mithilfe der numerischen Simulationsergebnisse des Streckenwindfelds und begrenzter Messdaten sowie unter Berücksichtigung des Einflusses der Umgebungswinde aus verschiedenen Richtungen auf den Austragungsort ein Umweltmodell für die alpine Skiabfahrt erstellt wurde, wodurch ein umfassenderes und effektiveres Modell für die alpine Skiabfahrt geschaffen wurde.

Ein Modell der Strecke, die im Windkanalexperiment verwendet wurde. Foto von Science and Technology Daily-Reporter Yong Li

3D-Modellierung im Windkanal hilft Sportlern bei der Anpassung ihrer Trainingspläne

Im Windkanallabor der Universität Chongqing wurden früher Tests an großen festen Strukturen wie Gebäuden und Brücken durchgeführt. Dies ist das erste Mal, dass Tests an Sportlern durchgeführt wurden.

Es ist bekannt, dass sich Faktoren wie Körperbau, Fähigkeiten und Taktik des Athleten, Streckenbedingungen, Schneeverhältnisse, Windgeschwindigkeit und die Eigenschaften der Skiausrüstung auf das Gleiten des Athleten auswirken. Während des Gleitvorgangs wirken auf den Sportler die Schwerkraft, der Auftrieb und Widerstand der Luft, die Bodenhaftung und Reibung sowie die Kraft der Skelettmuskulatur ein. Der Luftwiderstand hat unter anderem viel mit der Körperhaltung des Sportlers zu tun. Überwachungsdaten zufolge kann die Windgeschwindigkeit im Stadion über 20 bis 30 Meter pro Sekunde erreichen, sodass die Richtung der Windgeschwindigkeit in der Stadionumgebung auch einen großen Einfluss auf das Eislaufen der Athleten hat.

„Der erste Teil unserer Arbeit besteht in der Untersuchung der Windumgebung. Etwa 70 % davon werden computergestützt durchgeführt. Wir simulieren zunächst die Windumgebung der gesamten Erde am Computer und simulieren dann die Windumgebung eines bestimmten Gebiets, um Daten für die anschließende Forschung zu sammeln“, erklärte Li Ke.

Experimentelle Site. Foto von Science and Technology Daily-Reporter Yong Li

Darüber hinaus ist es notwendig, die Beziehung zwischen Wind und Kraft zu untersuchen. „Nur wenn wir die Kräfte kennen, können wir den Sport verstehen, und um die Kräfte zu kennen, müssen wir mathematische Modelle erstellen. Wir müssen ein Abfahrtsmodell eines Athleten erstellen, um die Kräfte zu untersuchen, denen er ausgesetzt ist, und die Windlastbedingungen, wenn der Athlet verschiedene Körperhaltungen einnimmt.“ Li Ke führte aus, dass diese Forschung Trainern dabei helfen werde, individuelle, wissenschaftlich fundierte Trainingspläne zu erstellen, die Taktik, Ausrüstung und körperliche Fitness für jeden Athleten integrieren und so deren Wettkampfergebnisse verbessern. „Sie hoffen aufrichtig, dass die Mitglieder der Nationalmannschaft im Wettbewerb gute Ergebnisse erzielen können!“

Quelle: Science and Technology Daily

◎ Science and Technology Daily-Reporter Yong Li und Praktikant Shan Qianlan

Herausgeber: Zhang Qiqi

Rezension: Wang Xiaolong

Endgültiger Richter: He Yi