ANSYS High-Performance Computing - Почему успешный отрыв от пелотона так сложен

ANSYS High-Performance Computing - Почему успешный отрыв от пелотона так сложен

Хорошо известно, что велогонщики в глубине движущегося пелотона заслонены от набегающего потока и, поэтому, испытывают меньшее сопротивление воздуха. Но полноценных количественных исследований этого вопроса ещё никто не проводил.

Известные исследования оперировали с небольшими группами велосипедистов и показали, что гонщики в середине группы испытывают от 50 до 70 процентов сопротивления по отношению к одиночной езде. Это значение было экстраполировано на весь пелотон, хотя профессиональные гонщики и тренеры отмечают, что, если удачно встроиться в пелотон, то «едва ли нужно будет нажимать на педали». Значит, сопротивление должно быть гораздо ниже.

 

ANSYS - Модель пелотона в аэротрубе

 

В данной статье пойдёт речь об исследовании, проведенном совместно командами из Технического университета Эйндховена (Eindhoven University of Technology, Нидерланды) и Лёвенского католического университета (KU Leuven, Бельгия) при поддержке компании ANSYS и производителя суперкомпьютеров – компании Cray. В результате учёные обнаружили, что в глубине пелотона гонщики испытывают всего лишь от 5 до 10 процентов сопротивления по отношению к одиночной езде, что на порядок меньше предыдущей оценки. Такое снижение сопротивления было подтверждено как компьютерным моделированием, так и продувками в аэродинамической трубе модели пелотона, состоящего из 121 гонщика. Оба метода были реализованы независимо и привели к одинаковым результатам.

Полученные результаты объясняют, почему успешный отрыв от пелотона является такой редкостью – велогонщики и тренеры рассчитывали шансы на отрыв на неверных предположениях.

В новом исследовании впервые получено распределение воздушного сопротивления между гонщиками в пелотоне из 121 велосипедиста. Результаты показывают, что езда в середине и позади пелотона со скоростью 54 км/ч эквивалентна одиночной езде со скоростью 12-15 км/ч. Так что субъективные ощущения гонщиков о крайне низких затратах энергии в пелотоне вполне соответствуют действительности.

Вместе с тем, не стоит интерпретировать эти результаты слишком буквально: велосипедист-любитель действительно сможет удержаться в пелотоне с профессионалами при тех же условиях, что в исследовании: прямой и ровной дороге. Но как только пелотон войдёт в поворот или на подъём, он растянется, и сопротивление вырастет, сделав условия невозможными для любителя. Наши результаты по распределению воздушного сопротивления показывают, насколько исключительна производительность элитных гонщиков.

 

ANSYS - Сопротивление, приходящееся на каждого гонщика в процентах сопротивления при одиночной езде

 

Гонщики могут использовать эти результаты, чтобы занять лучшую позицию в пелотоне. В самом хвосте пелотона воздушное сопротивление очень мало, но там сложнее реагировать на атаки, да и завалы случаются чаще. На мой взгляд, лучшая позиция для спринтера – где-то в ряду шестом-восьмом, где он основательно затенён другими гонщиками, но при этом находится достаточно близко к переднему краю пелотона, чтобы внимательно следить за гонкой.

Наши команды исследовали два варианта пелотонов по 121 гонщику с несколько отличающимися расстояниями между рядами. Модель для компьютерного расчёта насчитывала 3 миллиарда ячеек – мировой рекорд в области компьютерного моделирования спортивных задач. Для расчета потребовались суперкомпьютеры Cray и лицензии для высокопроизводительных вычислений (HPC – High-Performance Computing) от ANSYS. Расчет занял 54 часа и потребовал 49 терабайт оперативной памяти.

Хотите узнать больше о самом крупном расчете в области спорта? Смотрите запись нашего вебинара (на английском языке).

Источник: www.ansys.soften.com.ua


Печать   Электронная почта