汤姆·布雷迪背后的惊人科学's Perfect Spiral
今晚,亚特兰大猎鹰队将面对新英格兰爱国者队 超级碗李 在这个时代将是四分卫的决斗。 马特·瑞安(Matt Ryan)和汤姆·布雷迪(Tom Brady)通过发布联盟最高纪录带领球队进入超级碗 自2011年以来的四分卫收视率. 我们决定深入研究空气动力学在其成功背后的作用。
2009年,ESPN的“体育科学”部分播报了有史以来最多产的传球手之一德鲁·布雷斯的投掷准确性。 德鲁(Drew)的通行证始终以每小时52英里的时速,每分钟600转的速度释放。几乎令人难以置信的是,布雷斯在20码外的10条公牛中,有10条落在了地上。比同等距离的奥运弓箭手能做的更好! 该片段试图解释这种精度的空气动力学特性时偏离了轨道,但至少慢动作视频很酷。
足球旋转速度至关重要,原因如下: 现代步枪有开槽的枪管 和 为什么弓箭手以螺旋状挥动箭头;旋转增加稳定性。弹丸越稳定,抵抗外力的能力就越大,否则外力会改变其方向。 在工程中,这被称为陀螺稳定性,是由于 牛顿动量守恒定律. 螺旋式投掷有助于足球保持其方向,并防止端到端翻滚或“受伤的鸭子”传球。
如果陀螺仪的稳定性阻止了重新定向,为什么足球在应保持其原始旋转角度的情况下连续不断地俯仰以保持与飞行路线成一直线? 这两个概念如下所示。
计算流体动力学(天下足球) 提供了一种现代的方法来回答这些问题以及更多。 为了演示,我们建立了一个足球的3-d虚拟模型和一个用于实验的虚拟风洞。 我们按照前面提到的速度和旋转速度使球运动,并允许足球在其离轴方向上围绕其质心自由投球。 我们在偏离轴的方向上对足球进行了轻微的微调或扰动,以模仿初始投掷角度随足球上升而偏离飞行轨迹的行为。 我们发现,旋转足球上的空气动力会很快抑制这种扰动,并且足球返回到与行进方向一致的位置,而非旋转足球的扰动持续增长。 这是风向标效应的一个示例,其中,宽边物体寻求的方向将产生最小的阻力或能量损失。 以下视频是计算机仿真产生的结果的可视化。
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就个人而言,作为流体动力学专家,我可以一遍又一遍地观察流动的可视化效果,而且它们永不过时。更好的是,这些流程可视化与我作为天下足球工程师的工作联系在一起。因此,当谈到这种“水花”时,很高兴看到西门子公司的加布里埃尔·帕特诺斯特(Gabriel Paternoster)基于STAR-CCM +的仿真装置随后也随之问世。
当我从海滩回来时(#workfromhome),我对观看过的潮汐冲走的沙堡感到非常好奇,因此我决定尝试使用最新的离散元素方法(DEM)来模拟这种沙尘行为STAR-CCM +多物理场仿真平台中提供的工具。
解析分析天下足球软件调查是一项针对研究流体动力学(天下足球)软件市场的新研究。结果基于对全球624位工业天下足球软件用户的调查反馈,并提供了有关天下足球软件用户观点,市场趋势,用户体验,各个行业的公司如何利用天下足球以及最常见平台的相对优势和劣势的见解。今天在市场上。
关于“比较天下足球软件”的系列文章的第4部分讨论了其中两个同类最佳的“综合” 差价合约 软件包:Siemens Simcenter STAR-CCM +和ANSYS Fluent。
我们有关天下足球软件的系列文章的第3部分重点介绍了力求成为全面,多物理场工具的软件包,但在我们看来,这些软件包在某些方面略有不足。这些软件包有可能在将来成为最大的差价合约品牌,包括 COMSOL, 转换差价合约和 Numeca OMNIS.
不混溶流体(在此示例中为空气和水)系统的一项重要质量在于,这些流体相始终通过尖锐的界面保持分离。自适应网格细化(AMR)是一种动态方法,当细胞查询流解时会根据自适应网格标准细化或粗化单元。一种模型驱动的自由表面界面捕获网格策略,正如人们可能会假设的那样,它在自由表面附近细化了网格,目的是保持清晰的界面。