基于大涡模拟下的三种足球空气动力学分析及运动轨迹探讨

摘要

cqvip:本文利用计算机数值模拟方式分别对普通足球、团队之星足球、C4D NIKE顶级比赛用球进行空气动力学分析,通过SolidWorks构建模型,PointWise划分网格及计算域,利用WALE亚格子湍流模型封闭方程组以加强计算精度对以往数据进行修正,以对不同表面沟壑类型的足球升力、阻力和基于Q准则的涡量图进行分析。计算出在不考虑足球自转和角度影响下的足球运动轨迹偏离情况,通过研究发现不同足球表面沟壑类型在不同速度飞行下其影响关系及涡脱落造成的飘球产生机理,进一步利用傅里叶变换和对速度对时间进行积分获得的位移量可较为清晰的判断足球运动轨迹和规律,由此得出普通足球香蕉球弧度最大,团队之星足球电梯球弧度最大,而C4D NIKE顶级足球速度最快,直线威胁最大并制作飞行轨迹示意图对守门员预判来球方向做出预警,同时对后续研究者提供更多数据参考。