標槍的氣動力性能及飛行遠度的計算機模擬.pdf

1、擲標槍運動是田徑項目中技術較為復雜的項目之一，為提高擲標槍的競技水平，國內外的學者對此做了一些工作，主要研究了擲標槍的個人投擲技術分析、標槍的運動訓練方法，但對標槍的實驗空氣動力學特性和計算機仿真等方面研究較少，達不到理論指導訓練的目的。尤其是標槍出手的初始條件組合對其飛行遠度影響的研究，還未達到一致的結論，需要進行深入的研究。因此，本文主要通過計算機模擬的手段對標槍的風洞試驗以及在理想空氣場中標槍的飛行進行了研究。得到以下結論：

2、>　　 ⑴運用商用CFD軟件FLUENT模擬了標槍在理想空氣場中三維風洞試驗，給出了標槍在攻角為-30°—30°范圍內每隔5°時的升力系數(shù)、阻力系數(shù)及力矩系數(shù)，并針對風洞洞壁干擾進行了修正，得到了修正后的氣動力。分析其結果，得到了標槍在出手時的最佳攻角為15°。通過對fluent后處理結果分析，得到了標槍在風載下壓強分布特性。結果表明標槍把手和槍頭結合處是影響標槍氣動力特性的關鍵部位。
　　 ⑵應用FLUENT的二次開發(fā)功能，

3、對標槍的飛行進行了六自由度(6 DOF)的模擬，得到了在各種因素下的標槍投擲遠度，并對它們進行了分析。模擬結果表明：①初速度與標槍的飛行遠度基本上呈線性關系；出手高度對成績影響不大。②標槍的出手角度在0°—42°時，隨著出手角度的增加，標槍的飛行遠度線性增加，超過42°以后，其射程略有減小。因此，標槍的最佳出手角度為42°；③初始俯仰角速度小于0 rad/s時標槍飛行的遠度要更遠一些。最佳初始俯仰角速度大約在-0.17rad/s — 0