文章摘要:1、前言雪车比赛被称为冬季项目的 F1,也是冬季运动项目中科技含量最高的项目之一。当前在国际上已达成以下共识,即通过优化雪车的空气动力,使其气动阻力尽量减小,以此提高运动成绩。相比于雪车项目世界传统强国（德国、加拿大、瑞士等）,我国雪车项目起步较晚。尽管我国雪车竞技水平有一定的提高,由于受缺乏优异的运动装备、训练条件和训练方法等制约条件影响,我国雪车技术水平距国际先进水平仍有较大差距。在对雪车项目的规律认识上,普遍认为雪车项目空气动力优化减阻是优化运动装备以及提升运动员竞技水平的关键技术之一。为此,本文将系统梳理雪车项目空气动力学研究成果,以期对雪车项目气动优化减阻技术要求有一个清晰的认识,并提出我国雪车项目空气动力学研究未来可能的发展路径。2、技术发展水平（1）历史背景国际雪车联合会（FIBT）成立于1923年,随后1924年在法国夏莫尼克斯举行的第一届冬季奥运会上举办了四人雪车项目比赛。1932年在美国普拉西德湖举行的奥运会上增加了两人雪车项目,至今仍是如此。雪车运动发展的另一个重要阶段是在20世纪90年代初,在欧洲和北美的赛事活动中,女子雪车运动员首次亮相。雪车项目早在1924年第一届冬季奥运会中就被列为正式比赛项目,而我国的雪车运动在近几年才正式起步,对该项目的规律认识与经验积累比较薄弱,落后于瑞士、德国、美国、加拿大等欧美强国。最近我国雪车运动员在国际重大赛事上取得一些重要突破,并将登上北京冬奥会大舞台,因此,雪车项目在我国仍具有很大提升空间,完全有可能成为潜优势项目。（2）空气动力特性技术分析在启动加速完成后的滑行过程中雪车主要受到自身重力、空气阻力以及冰面摩擦力的影响,而且在自身重力与冰面摩擦相对稳定不变的情况下,空气阻力变得越来越大,这主要是因为在滑行过程中雪车速度不断增大。因此,在进行雪车空气动力特性技术分析时,应重点关注雪车气动阻力,以及降低气动阻力的技术。减阻的一个重要目标是减小空气阻力系数。在此给出空气阻力系数估算案例,分别分析阻力系数的成分,然后对它们的贡献进行求和。贡献最终阻力系数共有4个主要元素:主整流罩、保险杠、运动员,以及轮轴、滑行装置。其中主整流罩空气阻力、轮轴、滑行装置的摩擦阻力是最重要的贡献因素,但保险杠和运动员的空气阻力贡献不可忽略。3、雪车项目空气动力学研究现状目前,国内针对冬季运动项目中涉及空气动力学问题的相关研究极少,而且主要集中在跳台滑雪项目上,却未见关于雪车空气动力特性的研究成果。瑞士、德国、美国、加拿大等一些雪车运动强国,针对雪车项目开展了较为广泛的科学研究工作。但是,现代雪车的设计受到国际雪车联合会通行规则的严格限制。这些规则主要是为了保障运动员的安全,同时也减少了不公平竞争的可能性,因为有许多雪车运动强队愿意花更多的资源来设计和改进雪车。然而,在规定的设计中仍留有一些自由发挥空间。利用此空间,各雪车运动强国仍投入了大量的资源,开展雪车空气动力学研究,并已有一些研究成果,也使得相对于竞争对手可以获得微弱优势。之后充分调研了国外在雪车项目空气动力学方面的研究成果,发现大多度采用CFD（计算流体力学）数值模拟和风洞实验方法研究、修改和优化雪车空气动力特性,主要从雪车车身形状、保险杠、运动员位置与姿态、雪车尾部扩散形状、前后整流罩之间的间隙、雪车腔体、雪车车身底部与赛道冰面的距离等方面进行气动减阻研究。4、总结与展望近20年来国外学者对雪车项目空气动力学问题进行了为数不多的研究,主要是通过数值计算、风洞实验等方法来研究雪车空气动力特性以及优化减阻方法,这些都为今后的研究提供了基础及研究思路。相较而言,国内尚未开展相关研究工作,较大制约了运动员竞技水平的良性发展。当前亟需深刻理解并掌握雪车项目空气动力优化技术,并且能够对提高竞技水平起到立竿见影的效果。通过系统梳理雪车项目空气动力学研究成果,对雪车项目气动优化减阻技术要求有了较为清晰的认识,并借此提出我国雪车项目空气动力学研究未来发展技术路径。即充分借鉴A.Pernpeinter等人提出的雪车气动特性系统性开发方法流程的基础上,拟通过三维生物力学建模与CFD数值模拟以及缩比尺度和全尺度的风洞实验等技术手段,开展空气动力优化的系统性研究,揭示雪车空气动力学特性,探索并掌握雪车车身外形、雪车车身底部与赛道冰面的距离以及运动员在雪车内位置与姿态等参数对气动阻力系数的影响机理,并提出相对最优的雪车结构外形以及运动员位置与姿态,全面评估空气动力优化效果,为雪车项目运动装备优化改进以及运动员的科学训练提供重要的指导与科技保障。

文章来源：《水动力学研究与进展》 网址: http://www.sdlxyjyjzzz.cn/qikandaodu/2021/1110/690.html

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