23948sdkhjf

Simulering bakom slakten av simrekord

Simningarna under Peking-OS innebar rekordartad slakt av alla gällande världsrekord. Bara elva av de 32 simgrenarna har nu kvar ett rekord som är äldre än mars i år. En avgörande faktor till detta är den nya simdräkten från Speedo som har beteckningen LZR Racer. Den började säljas i februari.

Inom simsporten är Speedo ett känt namn. Redan vid starten på 1920-talet lanserades ett nytt material för baddräkter som fram till dess gjorts av ylle. När Speedo arbetade fram LZR Racer använde man datorsimuleringar på samma sätt som exempelvis en biltillverkare gör. Computational fluid dynamics (CFD) började användas av Speedo under utvecklandet av dräkten Fastskin FSII som togs fram inför olympiska spelen i Aten 2004. Inför årets olympiska spel släppte man alltså nästa produktgeneration, LZR Racer, där företaget hade använt programvaran Fluent från Ansys för att förstå hur simningen skulle bli snabbare. Speedo använde CFD-analyser för forskning, test och slutoptimering av den nya dräkten. LZR Racer är resultatet av tre års produktutveckling inom Aqualab, som Speedos F&U-grupp kallas. Chef där är Jason Rance och för att nå längre hade han ett samarbete med ett antal externa partner. Det var University of Otago i New Zeeland, University of Nottingham i England, Australian Institute of Sport, Optimal Solutions i USA, Nasa i USA samt Ansys. Resultatet blev en dräkt med tio procent mindre passivt motstånd än föregångaren Fastskin FSII och 38 procent mindre passivt motstånd än en normal Lycradräkt. Forskningsgruppen började sitt arbete genom att försöka identifiera det material som hade lägst motstånd. Som ett led i detta skannades kropparna hos drygt 400 elitsimmare in och användes sedan för att simulera drygt 100 olika material och designversioner av dräkten. Arbetet kom att fokuseras på att ta fram två olika material. Dels LZR Pulse som är ultralätt, starkt, har lågt motstånd och är vattenavstötande och snabbtorkande. Detta används som basmaterial för nya dräkten. Men på speciellt utsatta ställen där motståndet är som starkast fästs dessutom LZR-remsor som är gjorda av ultrastarkt polyuretan. För att testa dräkten användes en av världens mest avancerade testbassänger hos University of Otago. Nasa utvärderade också de olika materialen i sin vindtunnel som då körde med en vindhastighet på 28 meter per sekund, vilket motsvarar en simmare som rör sig med två meter per sekund i vatten. Det är aningen snabbare än Michael Phelps världsrekord på 200 meter frisim. Nasa använde en slät aluminiumplåt som referensmaterial för testet. Testerna visar att det slätaste materialet också hade det minsta motståndet. Det material som används för LZR-remsorna hade resultat som liknade aluminiumplåtens. Baserat på vad man upptäckt under dessa inledande tester tillverkades ett antal dräkter som sedan provades på verkliga simmare hos Australian Institute of Sport. Där fick simmare använda dels den nya dräkten, dels traditionella träningsdräkter. Dessa testsimningar visade att farten ökade med fyra procent när den nya dräkten användes. Dessutom ökade simmarnas syreupptagning med fem procent. Därefter gjordes designen av dräkten om så att den kramar ihop simmarens kropp på vissa ställen så att helheten blir mera spolformad vilket förstås minskar vattenmotståndet. Dräkten eliminerar det daller i vävnaden som annars uppstår och stör strömningen. För att binda samman de olika sektionerna i dräkten används ultraljudsvets vilket inte ger några sömmar. Dessutom utfördes vidare strömningsanalyser av Ansys och dr Herve Morvan vid University of Nottingham. Fokus för dessa analyser var det passiva motståndet som uppstår när simmarens kropp befinner sig i glidpostition som efter start och vändning med armarna sträckta framåt och benen bakåt. Reglerna tillåter att simmaren behåller denna position upp till 15 meter efter att han eller hon har lämnat kaklet. Forskarna använde CFD-analys för att upptäcka vilka områden på dräkten som hade motstånd både från materialet och på grund av simmarens rörelser. Materialets motstånd är ju inbyggt i valet av material medan förändringar i simmarens kropp beror på dennes rörelser i vattnet. Målet där är att göra strömningsmönstret så ostört som möjligt för att därigenom minska motståndet till ett minimum. CFD-simuleringen omfattade teknik för att detaljstudera området nära kroppen där mjukvara från Ansys kunde visa på även de minsta detaljerna i strömningen när det digitala vattnet fick strömma runt de inskannade geometrierna från verkliga simmare. Speedo inledde detta arbete direkt efter OS i Aten och kunde med den digitala tekniken bygga en optimerad dräkt som till slut visade sig ha hela 24 procent mindre motstånd än Speedos hittillsvarande material. Dr Keith Hanna hos Ansys som ansvarar för tillämpningen av CFD-teknik inom sport, menar att vi bara är i början av användandet av simulering. – CFD är en kraftfull teknik och resultatet av arbetet med Speedos nya dräkt har visat att resultaten från simuleringen stämmer väl överens med de verkliga värdena. Så Speedo kommer att fortsätta att använda CFD, säger Keith Hanna. – Hur som helst kommer den stora utvecklingen i framtiden troligen att bli användandet av andra simuleringsmöjligheter tillsammans med CFD. Då menar jag strukturanalys för att verkligen simulera varje aspekt av 50 meter frisim, eller vilket simsätt man nu är intresserad av. – Att simulera en simmare i rörelse är extremt komplext, men möjligheterna finns. Branscher som flyg- och bilindustrin ökar just nu sitt användande av simulering av flera olika fysiska förhållande. Detta för att vara säkra på att alla parametrar verkligen beaktas vid konstruerandet av nya produkter. Breddar man simuleringen av simdräkter så innebär det att förutom att simulera motståndet i vattnet ska man simulera den deformation som dräkten genomgår under ett simtag och vilken effekt denna deformation får för motståndet.

Kommentera en artikel
Utvalda artiklar

Nyhetsbrev

Sänd till en kollega

0.078