在競(jìng)速項(xiàng)目中，風(fēng)阻是運(yùn)動(dòng)員的“敵人”，在冰天雪地中，大風(fēng)是場(chǎng)館建設(shè)的挑戰(zhàn)，為了保障冬奧賽事的平穩(wěn)運(yùn)行，在北京交通大學(xué)土木建筑學(xué)院風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中，有一個(gè)團(tuán)隊(duì)專門攻堅(jiān)與風(fēng)有關(guān)的技術(shù)難題，他們被稱為“駕馭風(fēng)的人”。

“風(fēng)阻優(yōu)化”運(yùn)動(dòng)員姿態(tài)

過(guò)去的一年多來(lái)，除了運(yùn)動(dòng)員和教練員，二七國(guó)家冰雪運(yùn)動(dòng)科訓(xùn)基地（簡(jiǎn)稱“二七基地”）也是科學(xué)家們的“訓(xùn)練場(chǎng)”。

中國(guó)冰雪科學(xué)家、北京交通大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室主任李波教授 新京報(bào)記者趙亢 攝

測(cè)什么？怎么測(cè)？體育跟科學(xué)技術(shù)又有什么關(guān)系？中國(guó)冰雪科學(xué)家、北京交通大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室主任李波道出了其中的門道。

李波介紹，競(jìng)速類項(xiàng)目要想提高成績(jī)，有兩個(gè)關(guān)鍵：一是提高運(yùn)動(dòng)員能力，二是減少運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的阻力。對(duì)冰雪項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，除了冰面、雪面的摩擦力，空氣阻力也占了很大比重，以速度滑冰為例，空氣阻力占到80%，冰面的阻力只有20%，并且，速度越快空氣阻力越大。

風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室就是利用科技手段，找到一個(gè)合適的方法，降低運(yùn)動(dòng)中空氣阻力對(duì)成績(jī)的影響，李波稱之為“風(fēng)阻優(yōu)化”。

拿鋼架雪車為例，運(yùn)動(dòng)員上橇滑行后，肩部是超出橇好，還是收回一點(diǎn)好？身體是否需要抬高？腿是否需要繃緊？這些小細(xì)節(jié)都會(huì)影響運(yùn)動(dòng)員在比賽中的速度，也是科學(xué)家們需要通過(guò)精細(xì)測(cè)試給出的答案。

李波介紹，除了風(fēng)阻，團(tuán)隊(duì)還要考慮運(yùn)動(dòng)員技術(shù)動(dòng)作的生物力學(xué)特征，把運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)動(dòng)作和能力全部發(fā)揮出來(lái)。“不能為了減小風(fēng)阻影響發(fā)力。”

“馭風(fēng)人”設(shè)計(jì)最佳競(jìng)技路線

冬季項(xiàng)目場(chǎng)地開(kāi)放周期短，訓(xùn)練效率低，模擬訓(xùn)練是提高訓(xùn)練效率的一種科技手段。風(fēng)洞中的風(fēng)速能夠模擬運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目高速運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)景，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出了利用滑板、跑臺(tái)、六自由度系統(tǒng)的冬季項(xiàng)目風(fēng)洞模擬訓(xùn)練方法，協(xié)助運(yùn)動(dòng)隊(duì)開(kāi)展模擬訓(xùn)練，助力冬季運(yùn)動(dòng)的跨越式發(fā)展。

1月6日，北京交通大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，科研團(tuán)隊(duì)成員張淵召正在觀測(cè)。風(fēng)洞內(nèi)一個(gè)運(yùn)動(dòng)員模型頭部粘貼著彩色細(xì)線，正在接受風(fēng)向測(cè)試。 新京報(bào)記者 趙亢 攝

李波介紹，在2022年北京冬奧會(huì)備戰(zhàn)中，風(fēng)洞技術(shù)緊緊圍繞人、機(jī)、環(huán)三個(gè)方面開(kāi)展科技服務(wù)，“人”是上面提到的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)風(fēng)阻優(yōu)化和風(fēng)洞模擬訓(xùn)練；“機(jī)”就是體育裝備的研發(fā)也要依賴風(fēng)洞技術(shù)，該技術(shù)可以對(duì)運(yùn)動(dòng)員服裝、頭盔、雪車等器具進(jìn)行風(fēng)阻性能測(cè)試，協(xié)助進(jìn)行低風(fēng)阻高性能運(yùn)動(dòng)裝備的研發(fā)。

“環(huán)”就是環(huán)境風(fēng)評(píng)估，在冬季運(yùn)動(dòng)管理中心組織下，李波帶領(lǐng)北京交通大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室對(duì)北京冬奧會(huì)各賽區(qū)主要賽道進(jìn)行了風(fēng)環(huán)境風(fēng)洞試驗(yàn)，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)對(duì)賽道關(guān)鍵區(qū)域的賽時(shí)風(fēng)速風(fēng)向進(jìn)行了評(píng)估。“而這些正是影響運(yùn)動(dòng)員臨場(chǎng)發(fā)揮的關(guān)鍵環(huán)境要素，可以看到我們的備戰(zhàn)工作是多么的精細(xì)全面。”李波介紹。

這一切的背后是科學(xué)家們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度和勇于攻克“硬骨頭”的精神。因?yàn)闆](méi)經(jīng)驗(yàn)，風(fēng)洞調(diào)試中，李波一開(kāi)始只戴了毛線帽，風(fēng)一吹就透了。有一次他在那兒調(diào)了一天，結(jié)果頭疼了一個(gè)禮拜。“后面吹多了也知道了，時(shí)速20米/秒以上的風(fēng)就得戴頭盔了。”李波笑著說(shuō)。

團(tuán)隊(duì)做的最復(fù)雜的項(xiàng)目是車橇類項(xiàng)目，李波回憶，當(dāng)時(shí)教練團(tuán)隊(duì)提出要加上賽道，但從技術(shù)優(yōu)化角度來(lái)講，相同條件下對(duì)比就可以了。溝通后才意識(shí)到運(yùn)動(dòng)員的心理作用也是十分重要的，原比例還原賽道可以增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)員的信心。然而，測(cè)試中風(fēng)速高達(dá)14級(jí)，裝置是否安全？連接是否可靠？這些都是面臨的難題。為了確保運(yùn)動(dòng)員的安全、測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠，裝置安裝好后，李波第一個(gè)上去測(cè)試。運(yùn)動(dòng)員每組工況測(cè)試時(shí)間是2-3分鐘，而這次冒險(xiǎn)的測(cè)試足足進(jìn)行了5分鐘。

令李波欣慰的是，自2020年10月，體育綜合風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室在二七基地建成至今，在大規(guī)模的應(yīng)用下，確實(shí)看到了一些成績(jī)，不少運(yùn)動(dòng)員也在本賽季國(guó)際比賽中創(chuàng)造出了歷史最好成績(jī)。成績(jī)的背后是整個(gè)團(tuán)隊(duì)的付出。

保證賽區(qū)建設(shè)既安全又經(jīng)濟(jì)

不同區(qū)域的建筑，采用不同的設(shè)計(jì)風(fēng)速，保證工程建設(shè)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，也是科技助力冬奧建設(shè)中，科學(xué)家所做的鮮為人知的努力。

延慶賽區(qū)是北京冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)三大賽區(qū)之一，位于北京西北部小海坨山地區(qū)。賽區(qū)共有5個(gè)場(chǎng)館，包括兩個(gè)競(jìng)賽場(chǎng)館：國(guó)家高山滑雪中心、國(guó)家雪車雪橇中心。賽區(qū)哪里該設(shè)置擋風(fēng)墻，擋風(fēng)效率如何，臨時(shí)設(shè)施怎樣搭建能夠既抗風(fēng)又經(jīng)濟(jì)，這些都是建設(shè)中需要解決的問(wèn)題。

早在2018年，北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院教授李波便帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)配合延慶賽區(qū)的建設(shè)團(tuán)隊(duì)做場(chǎng)館建設(shè)的工作。在高山滑雪中心最高處俯瞰，那些永久性的建筑物散落在山間。每個(gè)建筑物所在位置、設(shè)計(jì)風(fēng)速，是李波及其團(tuán)隊(duì)幫助解決的。

李波介紹，團(tuán)隊(duì)通過(guò)延慶賽區(qū)全地形風(fēng)洞試驗(yàn)的方式，結(jié)合歷年來(lái)當(dāng)?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù)，確定小海坨山地區(qū)不同區(qū)域的設(shè)計(jì)風(fēng)速。

以國(guó)家雪車雪橇中心為例，李波介紹，雪車雪橇賽道建在南坡，太陽(yáng)直射會(huì)影響場(chǎng)館的能耗，需要增加遮陽(yáng)棚降低能耗，遮陽(yáng)棚的抗風(fēng)參數(shù)等也是團(tuán)隊(duì)需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

偌大的延慶賽場(chǎng)區(qū)上，哪里應(yīng)該設(shè)置擋風(fēng)墻，擋風(fēng)效率多少，能把風(fēng)降低多少，賽區(qū)內(nèi)的臨時(shí)設(shè)施如何搭建能夠既抗風(fēng)又經(jīng)濟(jì)，這背后，都有李波帶領(lǐng)的北京交通大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室的身影。

從2018年至今，走過(guò)四個(gè)年頭，李波帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)一心撲在了奧運(yùn)會(huì)上，回頭看來(lái)，他覺(jué)得自己非常的榮幸。

“能夠利用本專業(yè)在北京冬奧會(huì)辦賽和參賽上做了這么多工作，是歷史機(jī)遇。 達(dá)到辦賽精彩、參賽出彩的兩個(gè)目標(biāo)，就是我們最好的收獲。”李波感慨道。 他表示，在冬奧會(huì)結(jié)束之后，這些工作將形成一些技術(shù)體系，在教學(xué)、實(shí)踐中傳承下去。

同時(shí)，這種面對(duì)國(guó)家重大需求，高校如何利用自己的知識(shí)去進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，這樣的精神也會(huì)傳承下去。