编队跑步中的空气动力学效应与性能提升
流体动力学
2021-04-30 v1
摘要
减阻并利用其他竞争者存在的 drafting（尾随减阻）作为一种过程应用于各种运动，近期已有若干竞技跑步编队的例子。在本研究中，通过计算流体动力学(CFD)模拟，在15 km/h、18 km/h、21 km/h和36 km/h四个跑步速度下计算了一名女性跑者真实模型的空气动力学。发现总能量消耗中空气动力学功率占比在2.6-8.5%范围内。此外，分析了四种示例编队的尾随潜力，并比较了主跑者与其配速员的最终阻力值。最佳编队使主跑者的总阻力降低75.6%。而且，相对于单跑者基线情形，所考虑编队间的阻力降低差异高达42%。我们得出结论，仅用相当简单的编队即可实现超过70%的主要阻力降低，而某些因素（如侧方跑者）会因流经气流的局部加速对减阻产生不利影响。利用跑步机械功率输出的经验模型，评估了所有考虑编队的代谢功率增益与性能预测。最佳编队的跑步经济性改善达3.5%，导致速度增益2.3%。这相当于马拉松距离上节省154秒（约2.6分钟）。因此，从所获得的数据中可直接得出关于高密度编队长距离跑步理想尾随的结论。
引用
@article{arxiv.2104.11976,
title = {Aerodynamic effects and performance improvements of running in drafting formations},
author = {Lukas Schickhofer and Henry Hanson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.11976},
year = {2021}
}