中国帆船470级项目参加北京奥运会比赛的分析

中国帆船470级项目参加北京奥运会成绩不够理想,竞技水平与世界强队有较大差距,这与中国队对该项目制胜规律的认识不够深入,训练针对性不强有关。通过对我国帆船队参加北京奥运会470级比赛情况分析,就该项目奥运会比赛规则和项目特点进行深入研究,奥运会规则对器材进行的调整以及气象、水域分析研究力度不够是影响比赛成绩的原因所在。

海南省帆船470级的发展状况与对策

通过问卷调查和访问海南省帆船队470级队伍的现役运动员、退役运动员、历任主教练和现任主教练,总结海南省帆船队从组队至今所取得的成绩,分几个时间段来研究,对各阶段运动员的选拔、配对、训练经费、训练器材、各省对帆船470级项目的重视及投入等方面进行比较,分析各阶段取得成绩的原因,结果表明:海南省帆船队470级队伍成绩起伏大,队伍招生存在不足,阶梯队伍不系统,新、老队员之间技术水平差距大,运作经费紧张,制约了帆船队的进一步发展,科研投入不够,各方面的保障不到位。

奥运帆船470级稳向板在不同攻角下的水动力性能研究

470级帆船是一种操控性能很好的奥运会竞赛帆船,帆船运动员在竞赛中的成功是依靠驾驶技巧,这就要求运动员对船体的操纵性能有一定的了解。稳向板是帆船重要的附体,对船体水动力性能具有较大影响。目前对470级帆船附体研究很少,为了让运动员对帆船附体水动力性能具有更科学的认识,采用计算流体力学CFD数值仿真技术,研究了稳向板在不同攻角条件下的升阻力系数、压力分布等水动力性能;并结合帆船比赛实际情况,分析了运动员在训练和比赛过程中调节稳向板的策略,为帆船成绩的提高提供了参考依据和技术指导。

基于力学分析的470级帆船转舵应用研究

帆船船体及附体的水动力性能对运动成绩具有重要影响,而舵是470级帆船运动时调整航向和平衡帆船的重要附体。为了得到470级帆船舵的水动力特性,基于计算流体力学方法(Computational Fluid Dynamics,CFD),采用雷诺平均纳维尔-斯托克斯方程(Reynolds-averaged Navier-Stokes Equations,RANSE)对470级帆船船舵组合体的粘性流场进行了模拟。研究表明,在排水量为280 kg、航速为2 m/s^8 m/s时,舵的失速角为30°;随着航速的增加,船体尾流将影响舵体有效面积和展弦比,当航速为10 m/s时船舵组合体舵失速角为35°;舵角在10°~25°时舵体升阻比较高。帆船比赛中如果要进行较大角度转向,建议舵角为30°~35°;当帆船比赛中接受绕圈判罚时,可以提高帆船速度,同时采用升力系数较大的舵角进行回转,这样可以有效地节约处罚所耗费的时间。结合帆船运动规则和帆船航行路线,基于数值模拟结果探索了舵在帆船转向、绕标和挣脱判罚时的应用规律。

速度对奥运会470级帆船船体阻力和压力分布的影响

目的得到航速对于470级帆船船体的阻力大小影响的系列规律,增加运动员对帆船船体水动力性能认识,更加高效操纵帆船。方法利用计算流体动力学方法,湍流模式采用RNG k-ε湍流模型,运用SIMPLE算法进行求解,空间离散格式采用二阶迎风格式,边界条件均设置为速度入口、压力出口,数值模拟了速度为2 m/s、4 m/s、6 m/s、8 m/s、10 m/s等5种工况下帆船船体水动力性能,分析不同航速条件下船体的阻力和压力分布。结果船体受到的阻力随航速的增大而增大,在阻力增大趋势线中低航速条件下阻力变化斜率较小、高航速条件下阻力斜率较大。根据趋势线确定阻力与航速的乘幂公式,可以预测不同航速条件下船体在不考虑兴波条件下的船体所受到的阻力大小。研究中不同航速对船体压力分布的规律基本一致,造成的影响主要体现在船体不同部位受力的值上,不同航速对船体船首局部压力造成的影响差异很大。船体考虑兴波时压力分布规律影响差异较大,在不考虑兴波时航速对船体压力分布规律影响较小。结论航速对于船体的阻力大小影响较大,船体阻力随航速的增大而增大;船体阻力随航速变化可以用乘幂公式拟合;船体的兴波对船体阻力分布规律影响不可忽略。

湍流模型对470级帆船船体水动力性能的影响研究

470级帆船是奥运会比赛项目,其船体水动力性能对运动员成绩具有重要影响,为了得到适合470级帆船船体水动力数值计算的湍流模型,利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,通过求解雷诺平均纳维尔-斯托克斯方程(Reynolds-averaged Navier-Stokes Equations,RANSE)对470级帆船船体在不同湍流模型下的周围黏性绕流场进行了数值模拟研究。计算网格采用结构化网格,自由液面采用VOF(volume of fluid,VOF)的方法进行处理。讨论SST k-ω模型、Standard k-ω模型、Standard k-ω模型、Realizable k-ω模型、RNG k-ω模型5种湍流模型对帆船水动力性能数值模拟计算结果的影响与原因,根据计算结果与经验公式估算结果比较分析,确定了470级帆船船体数值模拟采用RNG k-ω模型与经验公式更为接近。研究结果为下一步数值模拟帆船船体水动力性能打下了基础。

基于数值模拟的运动双人帆船船体与稳向板操控优化

470级帆船是奥运会双人操控的帆船级别,为了优化船体与稳向板操控策略,利用数值模拟方法开展了470级帆船船体与稳向板相互影响时船体系统的水动力性能特性研究,得到了阻力随航速(2 m/s、4 m/s、6 m/s、8 m/s、10 m/s)变化的规律,数值模拟控制方程为RANS方程和连续方程,模拟中采用RNG k-ε湍流模型。研究发现:稳向板和船体水动力会相互影响,两者配合时阻力特性相比单独时发生改变;不同航速下对水动力影响程度不相同,在较低航速时,稳向板对船体阻力影响程度较明显;航速越高船体对稳向板的阻力影响程度越大。因此,稳向板对470级帆船船体阻力的影响不可忽略;由于470级帆船是双人操控,在比赛过程中运动员可以根据实际需要适当调节稳向板,减小船体总阻力从而改变船体的航速,提高比赛成绩。