Использование математических моделей при аэродинамическом тестировании спортсменов

Во многих видах спорта (велосипед, прыжки с трамплина, бобслей, скелетон и т.д.) важное значение имеют аэродинамические характеристики как самих спортивных снарядов, так и тела (положения, костюма и проч.) спортсмена. До недавнего времени для «продувки» использовались аэродинамические трубы различных конструкций. Такие сооружения оснащались приборами и аппаратурой для калибровки и настройки оборудования. В состав комплекта, как правило, входил генератор дыма для визуализации потока. Это позволяло производить замеры скорости и плотности воздуха в разных областях потока, интенсивность воздухообмена, силовые векторы и направления потока.
 
Однако со временем выяснилось, что аэродинамическая труба – далеко не идеальное решение. Испытания в трубе связаны со множеством искажений и деформаций воздушного потока; трудно учесть такие факторы, как метеоусловия, температурный режим и т.д. Когда группа инженеров «продула» одну и ту же модель велосипеда во всех 17 туннелях Европы, то ни в одном случае результаты тестирования не совпали - разница достигала 8%. Причина кроется в том, что воздушная стихия не укладывается в обычный набор математических формул.
 
Кроме того, создание и эксплуатация аэродинамических труб связаны со значительными расходами; требуется монтаж дорогостоящего оборудования; необходимо привлекать значительное число квалифицированных специалистов и т.д. Для снижения затрат и получения более надежных результатов исследователи стали привлекать технологии 3D сканирования, инженерное программное обеспечение, пакеты для вычислительной аэрогидродинамики и средства визуализации.
 
Технология бесконтактного 3D сканирования объектов позволяет получать точное объемное изображение реального объекта на компьютере, при помощи 3D сканера. 3D-сканеры, в отличие от всех остальных типов, работают не с плоским изображением, а с трехмерными оригиналами. Такие сканеры анализируют объект и создают его трехмерную цифровую модель. Преимущества такого 3D cканирования: низкие затраты на аппаратную часть; бесконтактная технология.
 
Полученные методом сканирования 3D-модели в дальнейшем могут быть обработаны средствами имитационного моделирования и, в дальнейшем, могут использоваться для инженерных расчётов. Компьютерная модель может быть обработана специализированными программами и экспортирована во все основные приложения для работы с 3D моделями.
 
На сегодняшний день благодаря усилиям компьютерных разработчиков уже созданы специальные программные средства и инструменты, посредством которых создается виртуальная аэродинамическая труба, с которой можно производить дальнейшие многочисленные эксперименты и действия по изучению аэродинамики. В данном случае работа инженеров-исследователей значительно упрощается.
 
Многие команды уже давно пользуются услугами программистов, которые создают им виртуальные стенды для проведения многочисленных исследований. Это дает неоспоримые плюсы при создании новых концепций. Выгода чувствуется для обеих сторон: во-первых, программисты получают незаменимый опыт в разработке сложнейших программных комплексов, а специалисты сборных получают уникальные программные средства для изучения аэродинамических параметров.
 
http://www.ceisoftware.com/