Development of a Functional Speed Skating Uniform through Aerodynamic Analysis on Knit Textiles and Uniforms

2016 ◽  
Vol 11 (4) ◽  
pp. 155892501601100
Author(s):  
Youngjin Moon ◽  
Jooho Song ◽  
Kybeom Kwon ◽  
Ogyeong Kwon ◽  
Mikyung Kim ◽  
...  

This study was carried out to improve speed skating uniforms through the development of materials to minimize air resistance and proper placement of the developed materials. Gliding of individual human body parts is studied via 3D simulation using Computational Fluid Dynamics. This study also conducted wind tunnel experiments by applying the developed uniform to a human-sized mannequin, based on cylinder wind tunnel experiment results on the empirically designed and developed knit textiles. As a result of the cylinder wind tunnel experiment for drag test on knit textiles, the existing product's drag coefficient was found to be 1.0, and the first-phase and second-phase developed textiles’ drag coefficients were 0.72 and 0.58, respectively. Therefore, air resistance was reduced, and the drag coefficients of the newly developed uniforms were lower than the existing uniform by 2.3~2.53%. From the results of this study, properly designed dimple-applied material reduces pressure drag by forming a turbulent boundary layer, compared to the material using smooth textile. A uniform consisting of the dimple-applied material is expected to improve athletic performance.

Energies ◽  
2020 ◽  
Vol 13 (15) ◽  
pp. 3896 ◽  
Author(s):  
Takanori Uchida ◽  
Kenichiro Sugitani

Our research group is developing computational fluid dynamics (CFD)-based software for wind resource and energy production assessments in complex terrain called RIAM-COMPACT (Research Institute for Applied Mechanics, Kyushu University (RIAM)-Computational Prediction of Airflow over Complex Terrain), based on large eddy simulation (LES). In order to verify the prediction accuracy of RIAM-COMPACT, we conduct a wind tunnel experiment that uses a two-dimensional steep ridge model with a smooth surface. In the wind tunnel experiments, airflow measurements are performed using an I-type hot-wire probe and a split film probe that can detect forward and reverse flows. The results of the numerical simulation by LES are in better agreement with the wind tunnel experiment using the split film probe than the results of the wind tunnel experiment using the I-type hot wire probe. Furthermore, we calculate that the two-dimensional ridge model by changing the length in the spanwise direction, and discussed the instantaneous flow field and the time-averaged flow field for the three-dimensional structure of the flow behind the model. It was shown that the eddies in the downwind flow-separated region formed behind the two-dimensional ridge model were almost the same size in all cases, regardless of the difference in the length in the spanwise direction. In this study, we also perform a calculation with a varying inflow shear at the inflow boundary. It was clear that the size in the vortex region behind the model was almost the same in all the calculation results, regardless of the difference in the inflow shear. Next, we conduct wind tunnel experiments on complex terrain. In the wind tunnel experiments using a 1/2800 scale model, the effect of artificial irregularities on the terrain surface did not significantly appear on the airflow at the hub height of the wind turbine. On the other hand, in order to investigate the three-dimensional structure of the airflow in the swept area in detail, it was clearly shown that LES using a high-resolution computational grid is very effective.


2021 ◽  
Vol 11 (5) ◽  
pp. 2200
Author(s):  
Sungchan Hong ◽  
Takeshi Asai

In cycling, air resistance corresponds to 90% of the resistance on the bicycle and cyclist and 70% of this is applied to the body of the cyclist. Despite research on postures that could reduce air resistance, few studies have been conducted on full-body cycling suits. As the aerodynamics of the surface shape of clothing fabric are still unclear, the airflow around cyclists and air resistance were examined using a computational fluid dynamics (CFD) method and wind tunnel experiment. Specifically, in this study, we focused on how different surface shapes of cycling suit fabrics affect air resistance. CFD results indicate that air resistance during a race was high at the head, arms and legs of the cyclist. In the wind tunnel experiment, a cylinder model resembling the arms was used to compare the aerodynamic forces of various fabrics and the results showed that air resistance changed according to the fabric surface shape. Moreover, by changing the fabric shape of the arms of the cycling suits, reduction of air resistance by up to 8% is achievable. These results suggest that offering the most appropriate suit type to each cyclist, considering race conditions, can contribute to further improvement in their performance.


2020 ◽  
Author(s):  
Jan Keizer ◽  
Ricardo Martins ◽  
Adriana Xavier ◽  
Diana Vieira ◽  
Ana Miranda ◽  
...  

<p>The Portuguese ASHMOB project (CENTRO-01-0145-FEDER-029351) is addressing the overall lack of knowledge on the mobilization of wildfire ash with time since fire. More specifically, ASHMOB is looking into the lateral transport of wildfire ash by water as well as wind erosion. ASHMOB involves a combined measurement-modeling approach comprising five phases: (i) wildfire ash collection and characterization; (ii) wind tunnel experiments of ash mobilization by wind erosion; (iii) hydraulic laboratory experiments of ash mobilization by rainfall splash, run-on and their combination; (iv) adjusting selected wind and water erosion models to accommodate erosion of wildfire ash; (v) validating the adjusted models by field measurements in a recently burnt area.  The current presentation concerns the second phase and, in particular, wind tunnel experiments aiming to assess the influence of water content on the post-fire ash mobilization. The experiments were performed in the wind tunnel of the Atmosphere Aerodynamics Laboratory of Aveiro University’s Department of Environment and Planning, which is an open-circuit wind tunnel with 13 m long and a test section of 6.5x1.5x1.0 m (LxWxH), often used for physical modelling of urban flows and air quality. For these experiments, wildfire ash was used from three different land cover types, i.e. Maritime Pine and Eucalypt forest plantations and Strawberry tree woodlands (or, more concretely, woodland patches). These ashes were collected as soon as possible after three wildfires that occurred during the summer of 2019 in central Portugal, typically within 2 weeks. The pine, strawberry tree and eucalypt ashes were collected following wildfires in july in Vila de Rei, august in Fátima and september in Albergaria-a-Velha, respectively. The experiments involved one specific ash load of 10 mm, based on findings of earlier experiment with varying ash loads, and ash-to-water ratio of 1:0, 1:0.25, 1:0.5, 1:0.75, 1:1, 1:1.5 and 1:2 (w<sub>ash</sub>/w<sub>water</sub>) at the start of the experiments. Ash mobilization with stepwise increasing wind speeds up till 9 m.s<sup>-1</sup> was measured continuously using a measurement scale linked to a computer and was also filmed from above using a Go-Pro video camera. For each combination of ash type and ash-to-water ratio, 5 replicate experiments were run. Preliminary analysis of the obtained results revealed a clear role of water content in the mobilization by wind of all three types of wildfire ash, with marked increased shear velocity with increasing ash-to-water ratio. At the same time, shear velocity also differed markedly between the woodland types, with consistently lower shear velocity for pine ash than for eucalypt as well as strawberry tree ash at the different ash-to-water ratios.</p>


2011 ◽  
Vol 60 (1) ◽  
pp. 87-102 ◽  
Author(s):  
Andrea Farsang ◽  
József Szatmári ◽  
Gábor Négyesi ◽  
Máté Bartus ◽  
Károly Barta

Összefoglalva megállapítható, hogy nagyobb szélsebesség hatására több talajanyag erodálódott, és ezzel együtt megnőtt az áthalmozott tápanyag mennyisége is. Minden vizsgált szélsebesség esetében a szélerózió következtében 3–7%-kal megnőtt az 1 mm és annál nagyobb szemcsék, illetve aggregátumok aránya a kiindulási talajanyag felső 0–1 cm-es rétegében. A finomabb szemcse-, illetve aggregátum-átmérők esetén a fújatást követően csökkenést tapasztaltunk. A leginkább a 315 μm és az annál kisebb szemcsék aránya csökkent, átlagosan 1–2%-kal. A minták kémiai és fizikai elemzéseiből megállapítható, hogy a láda utáni humuszosabb, aggregátumosabb szerkezetű minták N-tartalma nagyobb, mint az alapmintáé. A fogók mintáiban nem tapasztaltunk feldúsulást egy vizsgált elem esetében sem, a fogókban összegyűlt talajanyag kálium- és foszfortartalma is kisebb volt, mint az alapmintáé. Ennek oka, hogy az itt csapdázódott üledékben kisebb a tápanyag-megkötődés helyéül szolgáló leiszapolható rész aránya, mint a kiindulási talajanyagban. A vizsgálatainkból látszik, hogy a szélerózió hatására a lebegtetve, illetve ugráltatva áthalmozott talajszemcsékkel és aggregátumokkal szállított humusz 500–3500 kg/ha nagyságrendben mozoghat a vizsgált csernozjom területen akár egyetlen szélesemény hatására is. A kálium-áthalmozódás mértéke elérheti a 100 kg/ha értéket, a foszforé a 70 kg/ha-t, a nitrogénveszteség mértéke pedig akár 200–300 kg/ha is lehet egy szélesemény alkalmával. E tápanyagmennyiség nagy része több száz méter, de akár kilométeres távolságokra is távozhat a területről. Az általunk végzett szélcsatornás vizsgálatok eredményei becslésnek tekinthetők, hiszen vizsgálatunk során növénymaradvány-mentes, szitált és légszáraz talajanyaggal dolgoztunk. A szitálás eredményeként csupán a 2 mm-es és annál kisebb aggregátumok maradtak meg, ami azonban az intenzív művelés alá vont, porosodott, leromlott szerkezetű talajfelszín körülményeit jól közelíti. Ugyanakkor a természetben zajló széleróziós eseményeknek a szélcsatorna-kísérlet csak leegyszerűsített modellváltozata, hiszen az általunk szimulált szélesemények 15 percig tartottak, s nem tudtunk széllökéseket előállítani, melyek a széleróziós események alakulásában nagy jelentőségűek. Ennek tudatában kell a kapott eredményeket értékelni, mégis érdemes velük foglalkozni. A terepi mérésekkel szemben a szélcsatornában végzett vizsgálatoknak éppen az a legfontosabb előnye, hogy ellenőrzött, kontrollált körülmények között végezzük a méréseket, így rengeteg olyan szempontot meg tudunk vizsgálni, amit terepi mérésekkel lehetetlen lenne. Ilyen szempontok a pontos szélsebesség és szélirány hatása, az erodált felület nagysága és tulajdonságai. Kutatásunk következő lépése a szélcsatornás kísérletekkel vizsgált mintaterületeken terepi, mobil szélcsatornás vizsgálatok végzése, valamint terepi üledékcsapdák elhelyezésével a valós szélesemények által elszállított talaj mennyiségének és minőségének meghatározása. Célunk mind pontosabb képet alkotni a hazai jó minőségű csernozjom talajok szélerózió okozta tápanyagveszteségének mértékéről. A mezőgazdasági művelés alatt álló csernozjom területek feltalajában a tápanyag és szerves anyag szélerózió útján történő mozgási törvényszerűségeinek feltárása több szempontból is hasznos: segítséget jelent a területi tervezésben, a defláció szempontjából optimális területhasználat és művelési módok meghatározásában. Képet kapunk arról, hogy a legnagyobb gazdasági potenciállal rendelkező termőtalajunk milyen veszélyeknek van kitéve, s hogy a nem megfelelő időben, nem megfelelő nedvességviszonyok mellett történő talajművelés következtében kialakuló szerkezetromlás (porosodás) miatti deflációs károk milyen tápanyagveszteséggel járhatnak együtt.


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document