短跑竞赛服涡流发生器气动减阻性能评价的数值模拟研究

• 作者: 徐瑞娜 穆雪莲 王颖 蒋代彬 吴海军
• 来源期刊: 医用生物力学
• 关键词: 减阻竞赛服 短跑 涡流发生器 数值模拟 圆柱绕流
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 所属期刊栏目: 运动生物力学专栏|Special Column on Sports Biomechanics
• 页码范围: 528-533
• 页数: 6页
• 分类号: R318.01
• 语种: 中文
• DOI: 10.16156/j.1004-7220.2021.04.005

摘要

目的 研究前向楔形涡流发生器周向分布角度对圆柱减阻效果的影响,为设计短跑运动员减阻竞赛服提供理论依据.方法 根据NIKE公司AeroBlade减阻贴片构建出前向楔形涡流发生器.基于运动员肢体可简化为不同直径圆柱开展竞赛服减阻研究的假设,将48个前向楔形涡流发生器均匀分布为4列,在圆柱迎风面两侧关于YOZ平面对称均匀粘贴.采用多面体网格离散光滑和表面修饰圆柱的计算域,大涡模拟空气以短跑运动员平均跑 动速度32 km/h流过圆柱时的阻力和流场变化、压强分布.结果 两列涡流发生器以10.或15.间隔周向布置在55°～75°范围内时减阻效果较好,主要通过改变圆柱背风区的压强分布以降低其所受压差阻力实现,其减阻机制是流体吹过圆柱表面的前向楔形涡流发生器后在其下游产生微涡,加速尾迹区流动向临界流动转捩,从而有效降低圆柱所受的阻力.结论 以合适周向角度布置的前向楔形涡流发生器可以有效降低圆柱所受的空气阻力.研究结果可用于指导风洞试验和短跑减阻竞赛服设计.