中国速度滑冰夺金背后的数值仿真科技

 数值仿真科技示意图（武汉体育学院供图）

2月12日晚，北京冬奥会速度滑冰男子500米，中国选手高亭宇以34.32秒的成绩破奥运纪录夺金。这是中国代表团在本届冬奥会上拿到的第4块金牌，也是我国男子选手在冬奥会速度滑冰项目上的首金。在这牌金牌背后，武汉体育学院教授郑伟涛团队的“数值仿真科技”发挥了重要作用。

相比在平昌冬奥会上的表现，高亭宇此次夺金的成绩提升了0.33秒。这“一眨眼”的差距，除了运动员自身的不懈努力之外，往往也离不开服装和装备的助力。武汉体育学院健康科学学院院长、国家体育总局体育工程重点实验室主任郑伟涛介绍，高亭宇身着的比赛服，正是国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项——“冬季运动与训练比赛高性能服装研发关键技术”的成果与具体应用。

“竞速类项目追求的就是一个‘快’字，这就意味着要尽可能减小空气阻力。”郑伟涛表示，作为“科技冬奥服装专项”的主要参与单位，武汉体育学院联合北京服装学院、清华大学等相关单位和企业，以速度滑冰、高山滑雪、雪车、跳台滑雪等竞速类项目服装为研究对象，针对中国运动员生理特征和北京冬奥场地环境构成，构建了“人体-服装-环境”复杂多自由度体系各类项目不同姿态下空气动力学模型，通过流体动力学仿真揭示竞速类比赛空气阻力来源、分布与占比，提出适应中国运动员特征的冬季运动项目服装综合减阻设计，定制符合中国运动员体型和技战术特点的“最佳运动姿态”比赛服。

自2019年起，郑伟涛团队的20余名师生参与研究，对速度滑冰运动员高亭宇等进行了典型运动姿态实体扫描，采用逆向工程对于不同姿态、不同速度下竞速类项目运动员展开建模。面对数以千万计的网格模型，团队每次都要进行上百个小时的数值计算，精准确定空气阻力来源与占比，聚焦阻力集中部位，多次进行计算优化减阻方案，并开展风洞试验。一系列研究为竞速类服装减阻结构、面料、版型等设计提供科学依据，最终实现减阻率5-10%的效果。

据了解，郑伟涛团队利用“数值仿真科技”助力我国奥运代表团已非首次。2008年北京奥运会帆板项目、2012年伦敦奥运会帆船项目，以及2014年索契冬奥会速度滑冰项目，该技术均在减小阻力、提升速度方面起到重要作用。