通过数值模拟对人类步行,跑步和冲刺的空气动力学分析
Pedro Forte1,2,3, Nuno Sousa4, José Teixeira2,3,5
1Department of Sports, Instituto Superior de Ciências Educativas do Douro, Penafiel, Portugal.
Acta of bioengineering and biomechanics
|February 5, 2024
概括
计算流体动力学 (CFD) 揭示了空气动力学阻力随着人类的运动变化而变化. 短跑产生了最多的阻力,而步行产生了最少的阻力,中间是跑步.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 空气动力学 航空动力学
- 人类的机动运动.
背景情况:
- 评估人类运动 (步行,跑步,冲刺) 的空气动力学阻力对于理解性能至关重要.
- 之前的研究缺乏计算流体动力学 (CFD) 分析不同步态的阻力变化.
研究的目的:
- 利用CFD来评估人类步行,跑步和冲刺的空气动力学.
- 为了比较空气动力学特征,特别是阻力,在步行和跑步之间以同等的速度.
主要方法:
- 开发三维 (3D) 模型,表示行走,跑步和冲刺姿势.
- 将3D模型转换为计算机辅助设计 (CAD) 格式,然后将其用于CFD分析.
主要成果:
- 空气动力学阻力随着机车运动的类型而有显著变化.
- 步行表现出最低的阻力,其次是跑步,然后是冲刺.
- 在相同的速度下,步行与跑步相比会产生更高的阻力,而阻力随着速度的增加而增加.
结论:
- 机动车型是空气动力学阻力的一个关键决定因素.
- 存在一个清晰的拖动等级:走路 < 跑步 < 冲刺.
- 速度是一个重要的因素,随着速度的增加,阻力会增加.


