Att minimera luftmotstånd och friktion med snö är nyckeln till elitprestanda i utförsåkning. Experiment i vindtunnlar har avslöjat det totala motståndet som skidåkare upplevt, men har inte tillhandahållit exakta uppgifter om vilka delar av kroppen som orsakar störst luftmotstånd när man intar full-tuck-positionen.

En ny studie publicerad i European Journal of Physics rapporterar resultaten från ett forskarlag vid University of Tsukuba som etablerade en ny beräkningsmodelleringsmetod som ger exakta 3D-data om luftflödet, virvelbildning, och lyft runt en skidåkares kropp. Detta har förväntat sig användbarhet för att designa bättre skidutrustning och bestämma den idealiska hållningen att anta under skidåkning.

Eftersom utförsåkare kan överskrida hastigheter på 120 km/h, de utsätts för höga nivåer av luftmotstånd, och måste inta en tuck-position för att minska detta. Dock, på elitnivå, där pallplatser kan separeras med hundradelar av en sekund, små skillnader i luftmotstånd kan vara extremt viktiga, så mycket ansträngning har lagts på att modellera och minska detta.

Teamet från University of Tsukuba har avancerat detta studieområde genom att etablera en ny metod för beräkningsmodellering av luftflöde tillsammans med vindtunnelexperiment. Vindtunnelexperiment med en skyltdocka gav total dragdata vid olika luftflödeshastigheter, som användes för att validera datorsimuleringarna. I de nya datorsimuleringarna, en typ av beräkningsvätskedynamikanalys som kallas lattice Boltzmann-metoden användes, där ett 3-D rutnät skapades för att modellera luftflödet vid och runt ytan av skidåkarens kropp.

"Galler Boltzmann-metoden gjorde det möjligt för oss att identifiera områden med lågt luftflöde och platser där virvlar av luftflöde bildades, ", säger studiemedförfattare Sungchan Hong. "På grund av precisionen i denna simulering, i motsats till vindtunnelexperiment, vi kunde visa att huvudet, överarmar, övre benen, och låren är speciella källor till drag."

Giltigheten av resultaten stöddes av den höga korrelationen mellan de empiriska resultaten av totalt motstånd på skidåkardockan i en vindtunnel och motsvarande data i datorsimuleringarna.

"Nu vet vi vilka delar av kroppen som har störst effekter av att bromsa en skidåkare, vi kan designa utrustning för att minska luftmotståndet i samband med detta, och föreslår även små förändringar i en skidåkares hållning som kan öka hastigheten, ", säger huvudförfattaren Takeshi Asai.

Teamet avser att utöka detta arbete genom att tillämpa det nya tillvägagångssättet på olika skidställningar som antas under olika delar av ett lopp, och genom att använda olika modeller av turbulens för att öka tillförlitligheten av deras resultat.