Einfluss des Umgebungswinds auf die Leistung von alpinen Skifahrern

Aug 12, 2023

Scientific Reports Band 13, Artikelnummer: 4906 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Der alpine Skisport, insbesondere die alpine Abfahrt, ist eine der extremsten Wintersportarten, was hohe Geschwindigkeiten und geringe Gewinnspannen angeht. Die Strecken befinden sich immer in Berggebieten mit großen Höhen und komplexen Umgebungswindfeldern, was zu erheblichen Auswirkungen führt Umgebungswind auf die Leistung und die Endwertung der alpinen Abfahrtsläufer. In der vorliegenden Studie wurde eine Methode verwendet, die auf der Kombination von Feldmessungen, Windkanaltests und kinematischen Simulationen basiert, um den Einfluss des Umgebungswinds auf die Leistung eines alpinen Abfahrtsskifahrers zu bewerten. Unter Berücksichtigung der Wirkung des Umgebungswinds wurde ein kinematisches Modell des alpinen Skifahrer-Ski-Systems erstellt und die Bewegungsgleichungen für Geradeausgleiten und Drehen abgeleitet. Anschließend wurde die Abfahrtsstrecke des Chinesischen Nationalen Alpinen Skizentrums (CNASC) als Fallstudie herangezogen, um die Auswirkung des Umgebungswinds auf die Gleitzeit mithilfe der vorgeschlagenen kombinierten Bewertungsmethode zu untersuchen. Feldmessungen und Windkanaltests wurden durchgeführt, um fünf kritische Umgebungswindrichtungen von 270°, 292,5°, 315°, 337,5° und 360° zu identifizieren. Darüber hinaus wurden die Windgeschwindigkeiten und Windrichtungen für 16 verschiedene Messpunkte der Abfahrtsstrecke ermittelt. Die Ergebnisse der Modellanalyse zeigten, dass sich die Zielzeit bei einer Umgebungswindrichtung von 270° um 19,75 % erhöhte, während sie bei einer Umgebungswindrichtung von 360° um 1,29 % sank.

Der alpine Skisport ist eine der beliebtesten Schneesportarten, die Geschwindigkeit und Können perfekt vereint, eine der offiziellen und wichtigsten olympischen Wintersportarten ist und aus fünf Hauptteilprojekten besteht: Abfahrt (DH), Slalom (SL), Riesenslalom ( GS), Super-Riesenslalom (SG) und Alpine Kombination (AC), wobei der DH hinsichtlich der Wettkampfgeschwindigkeit die extremste Disziplin ist und die Athleten Spitzengeschwindigkeiten von über 140 km/h1 erreichen. Darüber hinaus schwankt die Endzeit der Spitzensportler im Rennen oft nur um Hundertstelsekunden2, was bedeutet, dass jeder kinematische oder kinetische Faktor die endgültige Platzierung direkt oder indirekt erheblich beeinflussen kann, wie z. B. aerodynamische Widerstandskraft, Ski-Schnee-Interaktion, Ausrüstung (zum Beispiel Ski, Stöcke und Rennanzüge) und Flugbahn sowie die Fahrtechnik3,4,5. Insbesondere die alpinen Abfahrtsstrecken befinden sich immer in Berggebieten mit großen Höhen und komplexen Umgebungswindverhältnissen. Aus diesen Gründen ist der Einfluss des Umgebungswindes auf die Gleitzeit von Skifahrern nicht zu vernachlässigen. Angesichts hoher Geschwindigkeiten und geringer Gewinnspannen sollten Sportler oder Trainer eine klare Vorstellung davon haben, wo Zeit gespart und verloren wird, damit sie geeignete Maßnahmen und Schulungen ergreifen können, um die kürzeste Rennzeit zu erreichen. Daher ist es wichtig, die Leistung während des gesamten Wettbewerbs zu bewerten, insbesondere den Zeitaufwand.

In den letzten Jahren wurden mehrere Studien durchgeführt, um die Leistung von alpinen Skiveranstaltungen durch die Kombination von Windkanalexperimenten, Feldmessungen2,6,7,8 und Computational Fluid Dynamics (CFD)9,10,11 zu untersuchen. Darüber hinaus haben sich einige Forscher mithilfe von Modellierungen auf die Bewegung des Systems Skifahrer-Ski konzentriert. Legotin und Rivlin12 entwickelten ein Stabmodell des Skifahrer-Ski-Systems, um verschiedene Mechanismen des Verlusts der stabilen Position bei der Durchführung einer Skikurve abzuschätzen, einschließlich des seitlichen Gleitens und Fallens in der Frontalebene. Nemec13 nahm an, dass sich der Skifahrer wie ein umgekehrtes Pendel verhält und schätzte den Massenschwerpunkt (COM) und die Flugbahnen des Skis. Basierend auf dem umgekehrten Pendelmodell wurde ein ähnlicher Ansatz von Komissarov14,15 vorgeschlagen. In der Studie von Cai und Yao16 wurde das Skifahrer-Ski-System als starrer Körper modelliert, um die physikalisch-dynamischen Eigenschaften und die Flugbahnoptimierung zu untersuchen. Darüber hinaus entwickelten Chen und Qi17 ein zweidimensionales (2D) Modell zur Simulation von Skibewegungen auf der Grundlage eines Mehrkörpersystems, während ein ähnliches planares Mehrkörpersimulationsmodell zur Untersuchung der Querschwingungen beim Schussfahren in der Falllinie über holprigen und rauen Ski verwendet wurde Pisten18. Oberegger19 hat ein 3D-Mehrkörper-Skifahrermodell erstellt, um aufeinanderfolgende Kurven zu simulieren. Es ist zu beachten, dass in allen oben genannten Studien der Luftwiderstand ein wichtiger Faktor für die Leistung alpiner Skirennen ist, der bei der Entwicklung des Kinematikmodells berücksichtigt wurde. Allerdings berücksichtigen die aktuellen Studien nur den Luftwiderstand, der durch die Relativbewegung zwischen Skifahrer und Luft verursacht wird, während der durch den Umgebungswind verursachte Widerstand außer Acht gelassen wird, was zu Diskrepanzen zwischen den Ergebnissen der Modellanalyse und den tatsächlichen Situationen führt.

Untersuchungen zum Einfluss des Umgebungswinds auf die aerodynamischen Eigenschaften wurden bislang in großem Umfang auch in anderen Sportarten wie Radfahren und Skispringen durchgeführt. Beispielsweise führte Fintelman20,21 eine umfangreiche numerische Studie und Windkanalexperimente durch, um die Auswirkung von Seitenwinden auf die Strömung und die aerodynamischen Kräfte des Fahrradsystems zu untersuchen, und berichtete, dass unterschiedliche Seitenwindwinkel erhebliche Auswirkungen auf die Wirbelstrukturen und aerodynamischen Kraftkoeffizienten hatten. Mannion et al.22 analysierten die Seitenwind-Aerodynamik beim wettbewerbsorientierten Handcycling unter Seitenwindbedingungen mithilfe von Windkanalexperimenten und CFD-Simulationen. Beim Skispringen ist der Umgebungswind eng mit der Fairness des Wettbewerbs sowie der Sicherheit und Stabilität eines Skispringers verbunden23,24. Jung25 untersuchte den Einfluss des Umgebungswinds auf die Sprunglänge und die Optimierung der Flugtechnik (einschließlich des Anstellwinkels der Ski und des Körper-zu-Ski-Winkels) beim Skispringen während der Flugphase. Hu und Liu26 führten CFD-Simulationen durch, um die Auswirkungen verschiedener Umgebungswindbedingungen (einschließlich verschiedener horizontaler, vertikaler und seitlicher Umgebungswindbedingungen) auf die aerodynamischen Eigenschaften und die Stabilität während des Fluges beim Skispringen zu analysieren. Obwohl die Aerodynamik des Abfahrtsskilaufs untersucht wurde10,11,27,28,29, wurde nach bestem Wissen des Autors noch keine detaillierte Analyse der Auswirkungen des Umgebungswinds auf den Alpinskilauf durchgeführt. Darüber hinaus handelt es sich bei den in den oben genannten Studien berücksichtigten Umgebungswinden entweder um ideale oder fiktive Winde, die sich erheblich von der tatsächlichen Situation unterscheiden, was ihre praktische Anwendung einschränkt. Für ein bestimmtes Rennen ist die Windumgebung der Strecke während des Wettkampfs relativ konstant. Daher spielt die Analyse der Leistung von Sportveranstaltungen unter realen Windbedingungen eine Schlüsselrolle im intensiven Training von Sportlern und bei der Entscheidungsfindung von Trainern.

Um die in der vorherigen Übersicht dargelegten Mängel zu beheben, wird in dieser Studie eine kombinierte Methode bestehend aus Feldmessungen, Windkanaltests und kinematischer Modellierung entwickelt, um den Einfluss des Umgebungswinds auf die Leistung von alpinen Abfahrtsskifahrern zu bewerten. Die Erkenntnisse können Sportlern oder Trainern Orientierung bei der Vorbereitung auf verschiedene Wettkämpfe und der Auswahl verschiedener Strategien zur Optimierung ihrer Leistungen geben. „Methodik“ des aktuellen Artikels stellt den Analyseprozess der kombinierten Methode vor, der hauptsächlich die Umgebungswindbewertung der alpinen Abfahrtsstrecke durch Feldmessungen und maßstabsgetreue Geländemodell-Windkanaltests umfasst. Unter Berücksichtigung der Auswirkungen des Umgebungswinds wird das kinematische Modell für das alpine Skifahrer-Ski-System erstellt; „Fallstudie“ nimmt die Abfahrtsstrecke des Chinesischen Nationalen Alpinen Skizentrums (CNASC) als Beispiel und analysiert die Auswirkung des Umgebungswinds auf die Rennleistung von alpinen Abfahrtsläufern unter Verwendung der in „Methodik“ vorgeschlagenen kombinierten Methode. Eine kurze Zusammenfassung der Ergebnisse der vorliegenden Studie finden Sie unter „Schlussfolgerungen“.

Wie in Abb. 1 dargestellt, bestand die kombinierte Methode aus zwei Teilen, der Bewertung des Umgebungswinds und der Analyse der kinematischen Modellierung. Die mittlere Windgeschwindigkeit und die Windrichtung jedes Messpunkts wurden zunächst durch Feldmessungen und maßstabsgetreue Geländemodell-Windkanaltests ermittelt. Unter Berücksichtigung der Auswirkungen des Umgebungswinds wurde dann das Bewegungsmodell des alpinen Skifahrer-Ski-Systems erstellt. Abschließend wurden die mittlere Windgeschwindigkeit und die Windrichtung als Parameter in das etablierte kinematische Modell eingesetzt. In der Zwischenzeit wurden die Streckeninformationen und die Körpertypparameter des Athleten ersetzt, um die Gleitzeit für jedes Streckenintervall mithilfe von Zeititeration zu ermitteln. Darüber hinaus wurde der Einfluss des Umgebungswinds auf die Leistung der Sportler bewertet.

Analytischer Ablauf der kombinierten Bewertungsmethode.

Feldmessungen sind die direkteste und realistischste Möglichkeit, die Eigenschaften von Windfeldern in komplexem Gelände wie Berggebieten zu erfassen und daraus eine vollständige und langfristige Windgeschwindigkeitsdatenbank zu erstellen. Darüber hinaus sind Feldmessungen auch die Grundlage für spätere Windkanaltests und die Gewinnung von Windfeldinformationen für die Strecke. Bei der praktischen Standortvermessung werden üblicherweise Informationen über die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung kontinuierlich mit Windmessgeräten wie einem 3D-Ultraschallanemometer gemessen und aufgezeichnet. Die gesammelten Winddaten sollten zunächst vorverarbeitet werden, um ihre Gültigkeit sicherzustellen, einschließlich der Entfernung aller Ausreißer und der Kontrolle der Datenkontinuität von Zeit und Raum30.

Die mittlere Windgeschwindigkeit \(\overline{U}\) und die mittlere Windrichtung \(\theta\) sind zwei der wichtigsten Faktoren für die Durchführung alpiner Abfahrtsveranstaltungen, die von Umgebungswinden beeinflusst werden. Gemäß den vom Ultraschallanemometer gesammelten Standortmessdaten kann \(\overline{U}\) durch Gleichung berechnet werden. (1).

wobei \(\overline{{U_{x} }}\), \(\overline{{U_{y} }}\) und \(\overline{{U_{z} }}\) die 10-Minuten-Werte sind Mittelwerte von \(U_{i} \left( t \right)\) (i = x, y, z), berechnet aus dem Zeitverlauf der Windgeschwindigkeit entlang des Nordens (\(U_{x} \left( t \right). )\)), östliche (\(U_{y} \left( t \right)\)) und vertikale (\(U_{z} \left( t \right)\)) Richtungen.

Was die mittlere Windrichtung betrifft, so wird davon ausgegangen, dass sie der horizontalen Richtung entspricht, da der vertikale Winkel so klein ist, dass er vernachlässigt werden kann. Die Windrichtung \(\theta\) ist durch Gl. (2).

wobei die mittlere Windrichtung \(\theta\) in Grad (°) berechnet wird und 0° und 90° die Nord- bzw. Ostrichtung darstellen.

Aufgrund der Komplexität des Windfeldes in Berggebieten ist es schwierig, die Windgeschwindigkeit vor Ort zu messen. Um umfassendere und genauere Informationen über Windgeschwindigkeit und Windrichtung zu erhalten, müssen außerdem zahlreiche Windmessgeräte installiert werden, was zu einem erheblichen Anstieg der Personal- und Materialkosten führt. Um die Mängel von Feldmessungen zu überwinden, haben sich maßstabsgetreue Geländemodell-Windkanaltests zu einer der effektivsten Methoden zur Untersuchung der Eigenschaften von Windfeldern in komplexen Umgebungen wie Berggebieten entwickelt.

Im Allgemeinen gibt es vier Hauptsteuerungssysteme, die in der Testausrüstung enthalten sein sollten, darunter ein System zur Steuerung der Windgeschwindigkeit, ein System zur Steuerung der Windrichtung, ein System mit automatisch beweglichen Testrahmen und ein System zur Messung der Windgeschwindigkeit. Genauer gesagt wird die Windgeschwindigkeit des Einkommensstroms mithilfe eines Staurohrs gemessen. Das maßstabsgetreue Geländemodell wird auf einen motorbetriebenen Drehteller gestellt und der Windangriffswinkel wird durch Steuerung des Winkels des Drehtellers gesteuert. Die Windgeschwindigkeit wird synchron mit der Turbulent Flow Instrumentation (TFI) Cobra Probe gemessen, die auf dem automatisch beweglichen Testrahmensystem montiert ist. Darüber hinaus wird mithilfe von Türmen und Rauheitselementen eine den tatsächlichen Verhältnissen entsprechende, typische Grenzschichtwindströmung simuliert.

In diesem Unterabschnitt wird, ähnlich wie in der Studie von Cai und Yao16, das Skifahrer-Ski-System als COM behandelt, das durch einen masselosen Stab mit konstanter Länge h mit dem Stützpunkt (Punkt o') verbunden ist (Abb. 2a). Der Einfachheit halber ist die gesamte Masse des Skifahrer-Ski-Systems gleich der Summe der Massen von Skiern, Stöcken und Skifahrer und konzentriert sich auf den COM. Darüber hinaus wurde auch die Auswirkung des Umgebungswinds auf die Bewegung des Skifahrer-Ski-Systems berücksichtigt.

Skifahrer-Ski-System und Referenzsysteme: (a) Skifahrer-Ski-System; (b) Definition des Koordinatensystems und des Richtungswinkels.

Bevor die Bewegungsgleichungen des Skifahrer-Ski-Systems aufgestellt werden, ist es notwendig, eine detaillierte Beschreibung der Koordinatensysteme und der Definition der Richtungswinkel zu geben, die in dieser Arbeit verwendet werden.

Wie in Abb. 2b dargestellt, wurde der idealisierte Fall einer Skipiste mit konstantem Gefälle α betrachtet. Es wurden zwei Bezugssysteme definiert, darunter das globale Bezugssystem oxyz und das lokale Bezugssystem o'ξτζ. Im Oxyz-Koordinatensystem lagen die Achsen ox und oy entlang der horizontalen bzw. Längsrichtung der Skipiste. Darüber hinaus waren die positiven Richtungen von Westen nach Osten bzw. entlang der Skipiste zur Abfahrtsrichtung. Außerdem war die Achse oz senkrecht zum Hang und in positiver Richtung vom Hang weg ausgerichtet. Der Stützpunkt o' wurde als Ursprung des o'ξτζ-Koordinatensystems angesehen. Die Achsen o'τ und o'ξ verliefen entlang der Richtung der Bewegungsgeschwindigkeit v bzw. dem Punkt zum Krümmungsmittelpunkt.

Es ist zu beachten, dass der Skifahrer während des Wendevorgangs beim alpinen Skifahren, insbesondere beim Downhill-Rennen, den Wechsel des Schwerpunkts nach links und rechts kontrollieren muss, um die Kurve zu realisieren. Im Modell wird die Schwerpunktverstellung dadurch dargestellt, dass sich der masselose Stab um den Auflagepunkt o‘ drehen kann, wodurch sich ein Winkel β zwischen dem masselosen Stab und der Normalen der Skipiste (parallel zur Achse o) ergibt 'ξ). Der Winkel β kann den Grad der Körperneigung widerspiegeln, der mit der Bewegungsgeschwindigkeit variiert. Zusätzlich wird der Winkel zwischen der Falllinie und dem Gleitgeschwindigkeitsvektor v als Spurwinkel γ definiert. Darüber hinaus wird der Winkel von der Falllinie zum Umgebungswindgeschwindigkeitsvektor vω als ω definiert. Unterdessen sind sowohl γ als auch ω gegen den Uhrzeigersinn positiv und im Uhrzeigersinn negativ, sodass γ positiv und ω negativ ist, wie in Abb. 2b dargestellt.

Die Winkel α, β und γ sowie die Geschwindigkeit des Skifahrers v erfüllen Gleichung. (3)31.

Um nachvollziehbare Bewegungsgleichungen des Skifahrer-Ski-Systems abzuleiten, werden vier Annahmen verwendet, um die Ableitung dieser Gleichungen zu vereinfachen: (1) Beim Skifahren (sowohl Geradeausgleiten als auch Drehen) kommt es zu keinem Schleudern oder Abheben des Skifahrers Gesamtsystem, das bedeutet, dass die Ski immer vollen Kontakt mit der Oberfläche der Skipiste haben; (2) Das Skifahrer-Ski-System erzeugt unter Einwirkung des Umgebungswinds seitliche Kräfte, was darauf hindeutet, dass der Sportler zum Abdriften neigt (insbesondere beim geraden Gleiten entlang der Falllinie). Aus diesem Grund wird davon ausgegangen, dass der Sportler den Bewegungszustand durch die Wirkung der Gelenke wie der Knie aufrechterhalten kann; (3) Beim Kurvenfahren wird davon ausgegangen, dass der Kantenwinkel (der Winkel zwischen der Skipiste und der Gleitfläche des Skis) numerisch gleich der Körperneigung β ist; (4) Der Einfachheit halber wird der Unterschied in der Flugbahn zwischen dem COM und dem Ski nicht berücksichtigt und beide werden während des gesamten Skifahrens als konsistent betrachtet.

Wie bekannt ist, ist die Leistungszeit eines alpinen Skifahrers eine Funktion der Geschwindigkeit und der Flugbahn des Skifahrers, die beide durch das Gleichgewicht der äußeren Kräfte bestimmt werden, die auf das System Skifahrer-Ski wirken. Auf der Skipiste sind die im gesamten Skifahrer-Ski-System erzeugten Kräfte in Abb. 2a dargestellt und umfassen die Gravitationskraft Fg, die Reaktionskraft des Skis Fn, die Schneereibungskraft Ff und die aerodynamische Widerstandskraft Fd. Nach dem D'Alembert-Prinzip erfüllt das Gesamtsystem die folgende Gleichgewichtsbedingung (Gleichung 4).

wobei das Produkt aus der Gesamtmasse des Skifahrer-Ski-Systems (m) und der Beschleunigung von COM (a) die Trägheitskraft des Systems darstellt.

Die Schneereibungskraft Ff verläuft parallel und in entgegengesetzter Richtung zum Geschwindigkeitsvektor v des Skifahrers und ihre Größe hängt mit der Reaktionskraft des Skis Fn31 zusammen. Der Ausdruck von Ff wird durch Gl. (5).

wobei μ der Reibungskoeffizient ist. Die Richtung der Reaktionskraft des Skis Fn verläuft senkrecht zum Ski und entlang der masselosen Stange, sodass ihre Größe durch Gleichung (1) gegeben ist. (6).

Dabei sind α und β der Winkel der Skipiste bzw. der Kantenwinkel der Ski und g die Erdbeschleunigung. Die aerodynamische Widerstandskraft Fd wird mit Gl. berechnet. (7).

Dabei ist Cd der Luftwiderstandsbeiwert, ρ die Luftdichte, A die Querschnittsfläche des Skifahrers senkrecht zur Windrichtung und v die kinematische Geschwindigkeit. Insbesondere CdA wird häufig in Form eines Produkts aus Windkanaltests gewonnen. Aufgrund der Berücksichtigung des Einflusses des Umgebungswinds verläuft die aerodynamische Widerstandskraft Fd jedoch nicht mehr parallel zum Geschwindigkeitsvektor v des Skifahrers, sondern im Gegenteil um einen bestimmten Winkel versetzt. Auf der Skipiste wird der Einfluss des Umgebungswinds auf die COM analysiert (Abb. 3). Gemäß der Vektoranalyse sind Gl. (8) und (9) werden erhalten.

wobei \(\vec{v}_{\omega t}\),\(\vec{v}_{\omega }\) und \(\vec{v}\) der resultierende Windgeschwindigkeitsvektor, der Umgebungswind, sind Geschwindigkeitsvektor bzw. Skifahrer-Geschwindigkeitsvektor. Hier wird der Winkel zwischen \(\vec{v}_{\omega t}\) und \(\vec{v}\) als φ definiert. Dann wird der Umgebungswindgeschwindigkeitsvektor \(\vec{v}_{\omega }\) entlang der Achsen o'τ und o'ξ zerlegt, Gl. (10) und (11) werden erhalten.

Schematische Darstellung der Zerlegung des Umgebungswinds: (a) Geradeausgleiten; (b) Drehen.

Dann sind φ, \(F_{{\text{d}}}\), \(F_{{{\text{d}}\tau }}\) und \(F_{{{\text{d}}} \xi }}\) werden durch die Gleichungen berechnet. (12) und (13).

Dabei ist Al die Querschnittsfläche des Skifahrers senkrecht zur Richtung der resultierenden Windgeschwindigkeit.

Beim geraden Gleiten entlang der Falllinie auf der Skipiste erfolgt die Kraftanalyse am System Skifahrer-Ski (wie in Abb. 4 dargestellt). Projiziert man alle Kräfte, denen das System ausgesetzt ist, auf die Achse o'τ, so ergibt sich Gl. (14) wird erhalten.

Schematische Darstellung der Kraftzerlegung beim Geradeausgleiten: (a) Kräfte an jedem Angriffspunkt des Modells; (b) Kräfte bei COM, beschrieben im lokalen Bezugssystem o'ξτζ.

Ersetzen der Gleichungen. (3)–(5) und (10)–(11) in Gl. (12) kann die kinematische Gleichung des Systems entlang der Richtung der Skifahrergeschwindigkeit als Gleichung ausgedrückt werden. (15).

wobei φ nach Gl. berechnet wird. (12).

Beim Kurvenfahren auf der Skipiste wirken auf das System Skifahrer-Ski ähnliche Kräfte wie beim geraden Gleiten entlang der Falllinie in Richtung der Geschwindigkeit des Skifahrers, während sie in Richtung senkrecht zur Bewegung des Skifahrers unterschiedlich sind aufgrund der Zentrifugalkraft (wie in Abb. 5 dargestellt). Ähnlich wie Gl. (15) wird die kinematische Gleichung des Systems entlang der Richtung der Skifahrergeschwindigkeit durch Gleichung ausgedrückt. (16).

Schematische Darstellung der Kraftzerlegung beim Drehen: (a) Kräfte an jedem Angriffspunkt des Modells; (b) Kräfte bei COM, beschrieben im lokalen Bezugssystem o'ξτζ.

Wenn man die auf das COM wirkenden Kräfte auf die Achse o'ξ projiziert, kann der Einfluss des Umgebungswinds auf den Bewegungszustand des COM aufgrund der Unsicherheit der Richtung des Umgebungswinds in zwei Kategorien eingeteilt werden. Wenn einerseits die Komponente der resultierenden aerodynamischen Widerstandskraft entlang der Richtung senkrecht zur Bewegungsgeschwindigkeit zum Krümmungsmittelpunkt hin ausgerichtet ist, kann diese Komponente eine Zentripetalkraft auf den Skifahrer ausüben, die seine Geschwindigkeit beim Kurvenfahren erhöht. Wenn andererseits die Komponente der resultierenden aerodynamischen Widerstandskraft entlang der Richtung senkrecht zur Bewegungsgeschwindigkeit vom Krümmungsmittelpunkt entfernt ist, kann diese Komponente dem Skifahrer eine Zentrifugalkraft verleihen und seine Drehgeschwindigkeit verringern. Gemäß der Kraftanalyse gilt Gl. (17) erhalten werden.

wobei Fc durch Gleichung gegeben ist. (18).

Ersetzen der Gleichungen. (5)–(7), (10)–(13) und (18) in Gl. (17), Gl. (19) wird erhalten.

wobei die Auswahl positiver oder negativer Vorzeichen der oben genannten Klassifizierung des Einflusses des Umgebungswinds auf den Bewegungszustand von COM entspricht.

Es ist zu beachten, dass die Windgeschwindigkeits- und Richtungsdaten jedes Messpunkts, die durch Windkanaltests erhalten wurden, denen im Windachsen-Koordinatensystem entsprechen. Bei der Analyse des Bewegungszustandes des alpinen Skifahrers müssen die Umgebungswindverhältnisse in der Ebene des Gleithangs berücksichtigt werden. Daher ist es notwendig, die Windgeschwindigkeit jedes aus dem Windkanaltest erhaltenen Messpunkts in die Windgeschwindigkeit des Gleithangs umzurechnen. Das Übergangskoordinatensystem für die Datenkonvertierung ist als Bodenkoordinatensystem OXYZ definiert, während X-Achse und Y-Achse in der horizontalen Ebene liegen. Die positive Richtung der X-Achse verläuft von West nach Ost, während die Z-Achse senkrecht zur horizontalen Ebene verläuft, wobei die positive Richtung die Aufwärtsrichtung ist. Außerdem wird das Windachsenkoordinatensystem OUVW definiert und die Anströmrichtung im Windkanal als positive Richtung der U-Achse angegeben. Das Schema der Windtransformation ist in Abb. 6 dargestellt.

Schematische Darstellung der Windtransformation.

Zunächst werden die Umgebungswindgeschwindigkeit und die Richtungsdaten im Windachsen-Koordinatensystem in das Bodenkoordinatensystem umgewandelt, und die Koordinatentransformation ist durch Gleichung (1) gegeben. (20).

Dabei sind u, v und w die drei Komponenten der gemessenen Windgeschwindigkeit entlang der drei Achsen des Windachsen-Koordinatensystems und ω' der Winkel zwischen der U-Achse und der X-Achse.

Anschließend werden die Windgeschwindigkeits- und Richtungsdaten aus dem Bodenkoordinatensystem in das Neigungskoordinatensystem oxyz (das gleiche wie der unter „Referenzsysteme“ definierte globale Bezugsrahmen) transformiert, wobei das Bodenkoordinatensystem mit dem Neigungskoordinatensystem übereinstimmt auf der X-Achse, aber nicht mit der Y-Achse und der Z-Achse. Darüber hinaus ist der Winkel zwischen den beiden Koordinatensystemen numerisch gleich der Steigung der Skipiste. Die Koordinatentransformation ergibt sich aus Gl. (21).

Es ist bekannt, dass, wenn der Umgebungswind nicht berücksichtigt wird, der aerodynamische Widerstand des Sportlers parallel zum Bewegungsgeschwindigkeitsvektor verläuft und die beiden Parameter Luftwiderstandsbeiwert Cd und Querschnittsfläche des Skifahrers A (wie in angegeben) Gleichung (7)) bleibt konstant. Wenn man jedoch den Einfluss des Umgebungswinds auf die Leistung des Skifahrers berücksichtigt, verläuft die aerodynamische Widerstandskraft nicht mehr parallel zum Geschwindigkeitsvektor des Skifahrers, sondern entspricht dem resultierenden Geschwindigkeitsvektor des Bewegungsgeschwindigkeitsvektors. Darüber hinaus weist der Geschwindigkeitsvektor des Umgebungswinds einen bestimmten Winkel mit dem Geschwindigkeitsvektor des Skifahrers auf. Daher bleiben der Luftwiderstandsbeiwert Cd und die Querschnittsfläche von Skifahrer A nicht konstant. Um den Einfluss des Umgebungswinds auf die Leistung des Skifahrers besser zu verstehen, ist es wichtig, den Luftwiderstand genau zu berechnen. Mit anderen Worten: Es ist notwendig, den Variationstrend des Luftwiderstandsbeiwerts Cd und der Querschnittsfläche A in Abhängigkeit von der Umgebungswindgeschwindigkeit und ihrer Richtung zu untersuchen. Eine Einschränkung bei vielen Windkanalsystemen besteht insbesondere darin, dass die Querschnittsfläche A eines unregelmäßig bewegten Objekts nicht gemessen werden kann. Daher wird CdA häufig durch Windkanaltests in Form eines Produkts angegeben.

Um das Variationsmuster von CdA mit Windgeschwindigkeit und Windrichtung besser zu verstehen, wurde eine maßstabsgetreue Schaufensterpuppe eines alpinen Skifahrers (Größe: 1,80 m; Körpermasse: 72 kg) hergestellt (wie in Abb. 7 dargestellt) und a Der Kraftplattformtest wurde im Hochgeschwindigkeitstestbereich des Grenzschicht-Windkanals der Jiaotong-Universität Peking, China, durchgeführt. Die Abmessungen der Hochgeschwindigkeitsteststrecke betrugen Breite, Höhe und Länge 3,0 m, 2,5 m bzw. 15,0 m. Die maximale Windgeschwindigkeit betrug 45 m/s und die Turbulenzintensität der gleichmäßigen Strömung betrug weniger als 0,5 %, was darauf hinweist, dass die Strömungsqualität ausgezeichnet war. Zur Messung der gesamten aerodynamischen Kraft auf die Schaufensterpuppe wurde eine Kraftplattform mit sechs Komponenten verwendet. Die Abtastfrequenz und die Abtastlänge betrugen 1500 Hz bzw. 15 s. Die gesamte aerodynamische Kraft im Windkanal wurde aus der durchschnittlichen instationären Widerstandskraft über einen Zeitraum von 15 s berechnet.

Maßstabsgetreue Schaufensterpuppe eines alpinen Skifahrers für Windkanaltests: (a) Vorderansicht; (b) Seitenansicht.

In der vorliegenden Studie wird der Windangriffswinkel als der Winkel zwischen der Richtung der anströmenden Strömung und der Ausrichtung des Mannequins definiert, der in Schritten von 3° von 0° bis 21° eingestellt wird. Darüber hinaus wird die Windgeschwindigkeit auf neun verschiedene Werte von 10 bis 26 m/s in Schritten von 2 m/s eingestellt. Die Datenerfassung wurde für jede Testbedingung zweimal wiederholt, um Messfehler zu minimieren. Darüber hinaus wurde eine Heckstützvorrichtung verwendet, um den negativen Einfluss der Vibrationen des Modells auf die Testergebnisse zu eliminieren.

Abbildung 8 zeigt die Variation von CdA mit der Windgeschwindigkeit bei verschiedenen Windangriffswinkeln. Es ist deutlich zu erkennen, dass der Variationstrend von CdA mit der Windgeschwindigkeit bei verschiedenen Windangriffswinkeln nahezu gleich war und sich die Größe von CdA in einem kleinen Bereich änderte (von 0,2250 ± 0,05 m2 bei 10 m/s bis 0,2050 ± 0,05 m2). bei 26 m/s) bei unterschiedlichen Windangriffswinkeln. Einerseits nahm bei einem bestimmten Windangriffswinkel (z. B. für 0°, wie in Abb. 8a dargestellt) bei geringer Windgeschwindigkeit die Widerstandsfläche CdA mit zunehmender Windgeschwindigkeit ab, während sie nahezu gleich blieb konstant für die hohe Windgeschwindigkeit (über 24 m/s). Ähnliche Ergebnisse wurden in der Forschung von Elfmark32 berichtet. Betrachtet man andererseits den Einfluss des Windangriffswinkels auf den CdA, ist aus Abb. 8b ersichtlich, dass der CdA des Mannequins bei einem Windangriffswinkel im Bereich von 0°–15° lag bei allen Windgeschwindigkeiten ungefähr gleich. Als der Windangriffswinkel jedoch 21° erreichte, war der CdA bei höheren Windgeschwindigkeiten (über 24 m/s) ungefähr gleich wie in anderen Fällen, und bei niedrigeren Windgeschwindigkeiten war der Unterschied relativ groß. Die hierin enthaltenen Ergebnisse stimmen gut mit früheren Studien überein. Beispielsweise wurde CdA mit 0,19 m2 für eine vollständig eingezogene Position bei 25 m/s10 und 0,23 ± 0,03 m2 für eine eingezogene Position mit einer Windgeschwindigkeit von 22,2 m/s33 berechnet. Der geringfügige Unterschied war auf die leicht unterschiedliche Haltung und menschliche Parameter des Prototyps der Schaufensterpuppe zurückzuführen.

Variation von CdA mit der Windgeschwindigkeit: (a) für den Windangriffswinkel von 0°; (b) unter acht verschiedenen Windangriffswinkeln.

Um die in „Methodologie“ etablierte Bewertungsmethode besser zu veranschaulichen, wurde die CNASC-Downhill-Strecke als Beispiel genommen, um den Bewertungsprozess im Detail zu beschreiben. Die alpine Abfahrtsstrecke ist eine der vier Hauptstrecken des CNASC. Die Strecke ist 3085 m lang, beginnt auf einer Höhe von 2190 m und endet auf einer Höhe von 1345 m und ist damit die längste Schneepiste mit dem größten Höhenunterschied in China. Insbesondere aufgrund der Höhenlage des Streckenbereichs (ca. 800 m unterhalb des Gipfels des Berges auf der gesamten Strecke) und der Tatsache, dass es keinen Schutz gibt, ist die Windgeschwindigkeit deutlich höher als in anderen Bereichen. Da es sich im Anfangsstadium des Gleitens befindet und es ein großes Wendeintervall gibt, hat der Umgebungswind einen erheblichen Einfluss auf den Bewegungszustand des Gleiters. Daher wurde in der vorliegenden Studie nur dieser Bereich berücksichtigt. In diesem Abschnitt wurden zunächst die Umgebungswindeigenschaften der CNASC-Abfahrtsstrecke durch meteorologische Datenanalyse und maßstabsgetreue Geländemodell-Windkanaltests bewertet. Darüber hinaus wurde der Einfluss des Umgebungswinds auf die Gleitzeit von alpinen Skifahrern untersucht.

Seit den Olympischen Winterspielen in Peking im Februar 2022 konzentrierten sich die Autoren auf die Analyse der Windgeschwindigkeitsdaten der Wetterstation im Februar 2019. Die Wetterstation mit einer Höhe von 2194 m befand sich auf dem Berggipfel der Abfahrtsstrecke im CNASC. Gemäß den vom Beijing Meteorological Bureau (China) bereitgestellten tatsächlichen Windgeschwindigkeitsmessaufzeichnungen wurde die Anzahl der Tage mit durchschnittlicher 10-Minuten-Windgeschwindigkeit im Februar statistisch analysiert. Zusätzlich wurde der Zusammenhang zwischen der Windrichtung und der 10-Minuten-Mittelwindgeschwindigkeit analysiert. Um die Richtung des Umgebungswinds zu beschreiben, wurde gemäß der Windgeschwindigkeitsbeobachtungsspezifikation der meteorologischen Abteilung der Windrichtungswinkel ω' in 16 Azimute unterteilt, wie in Abb. 9 dargestellt.

Definition des Umgebungswindwinkels.

Die Anzahl der Tage mit unterschiedlichen Umgebungswindgeschwindigkeiten im Februar 2019 ist in Tabelle 1 dargestellt. Den statistischen Ergebnissen zufolge hatte die Meteorologische Station S1 im Februar 2019 10,6 Tage mit einer 10-Minuten-Mittelwindgeschwindigkeit von über 10 m/s und 3,9 Tage mit einer 10-minütigen mittleren Windgeschwindigkeit von mehr als 15 m/s. Diese Werte entsprechen den Wahrscheinlichkeiten von 37,86 % bzw. 13,93 %, was darauf hinweist, dass die Auswirkungen des Umgebungswinds auf die Leistung von Alpinskifahrern im Februar nicht ignoriert werden können.

Abbildung 10 zeigt die Geschwindigkeit und Richtung der 10-minütigen mittleren Windgeschwindigkeit im Februar 2019, woraus deutlich wird, dass der Umgebungswind hauptsächlich im Bereich von 270°–360° auftrat. Daher war es wichtig, die Umgebungswinddaten in diesem Bereich statistisch zu analysieren. Anzahl, Häufigkeit, Median und Maximum der Umgebungswindgeschwindigkeit sind in Tabelle 2 dargestellt. Im Allgemeinen traten die Umgebungswinde häufig im Bereich von 270°–360° auf. Die maximalen Windgeschwindigkeiten waren höher als in den anderen Richtungen und erreichten etwa 20 m/s. Die Windrichtung mit der höchsten Häufigkeit von Umgebungswinden wurde in Richtung 315° gefunden, während die maximale Windgeschwindigkeit auch in derselben Richtung auftrat. Was den Median betrifft, so traten die maximalen und minimalen Medianwerte des Umgebungswinds in den Richtungen 337,5° bzw. 292,5° auf.

Geschwindigkeit und Richtung der mittleren 10-Minuten-Windgeschwindigkeit (Einheit: m/s).

Der Windkanaltest eines maßstabsgetreuen Geländemodells ist eine wichtige Methode, um großräumige Bergwindfelddaten zu erhalten. Gemäß der topografischen Karte des CNASC-Wettbewerbsgebiets wurde ein Geländemodell im Maßstab 1:500 des lokalen Gebiets des Gipfels des Berges erstellt, das die Topographie des lokalen Gebiets des Berges mit einem Durchmesser von etwa 1,5 km abdeckte. Darüber hinaus deckte das Modell den Schlüsselabschnitt der alpinen Abfahrtsstrecke im CNASC vollständig ab (siehe Abb. 11a). Um zu vermeiden, dass die abrupte Änderung der Modellkante die Testergebnisse beeinflusst, wurde die Übergangsbehandlung ähnlich dem Deflektor bei der abrupten Änderung der Modellkante durchgeführt. Das Geländemodell ist in Abb. 11b dargestellt. Entlang der Strecke waren 16 Windgeschwindigkeitsmesspunkte mit der Bezeichnung A1–A16 verteilt (siehe Abb. 11c). Der horizontale Abstand jedes Standorts betrug etwa 50 m. Der Standort der Wetterstation A1701 (auch S1 genannt) ist in Abb. 6b markiert. Die Höhen der einzelnen Messpunkte sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Geländemodell und Verteilung der Messpunkte: (a) der Plan der alpinen Abfahrtsstrecke im CNASC; (b) Geländemodell einer alpinen Abfahrtsstrecke; (c) Verteilung der Messpunkte.

In dieser Studie wurden Windkanaltests im Niedergeschwindigkeitsabschnitt des geschlossenen Windkanals der Jiaotong-Universität Peking (China) durchgeführt. Die Teststrecke war 5,2 m breit, 2,5 m hoch und 14,0 m lang. Die maximale Testwindgeschwindigkeit betrug 18 m/s, was den Testanforderungen entspricht. Die Windgeschwindigkeiten jedes Standorts der Windgeschwindigkeitsmessstelle und des Standorts der Meteorologischen Station S1 wurden mit einer TFI-Cobra-Sonde mit einer Gesamtlänge von 180 mm gemessen. Die Sondenlänge betrug 30 mm mit einem 4-Loch-Kopf mit einem Durchmesser von 2,6 mm. Der dreidimensional verschiebbare Messrahmen mit einem Fehlerbereich von ± 0,1 mm diente zur genauen Positionsbestimmung der TFI-Cobra-Sonde. Die Windgeschwindigkeit der Anströmung betrug 12 m/s. Die Abtastfrequenz und die Abtastlänge betrugen 1500 Hz bzw. 36 s.

Um die Geschwindigkeit des Umgebungswinds an jedem Messpunkt zu erhalten, wurde die experimentelle Umgebungswindgeschwindigkeit zunächst mit der experimentellen Windgeschwindigkeit der Meteorologischen Station S1 normiert. Das Windgeschwindigkeitsverhältnis Rw zwischen beiden wurde ermittelt. Das dimensionslose Windgeschwindigkeitsverhältnis Rw ergibt sich aus Gl. (22).

wobei Vp und VS1 die experimentelle Windgeschwindigkeit des Messpunkts bzw. der Meteorologischen Station S1 sind. Anschließend könnte die tatsächliche Umgebungswindgeschwindigkeit jedes Messpunkts anhand der tatsächlichen, von der Meteorologischen Station S1 gemessenen Windgeschwindigkeit und der relativen Größe der Windgeschwindigkeit zwischen den Messpunkten und der Meteorologischen Station S1 berechnet werden.

Abbildung 12 zeigt die Variation von Rw bei verschiedenen Messpunkten. Bei den Umgebungswindrichtungen 270° und 292,5° entsprachen die Windgeschwindigkeiten an A1–A4 und A10–A14 im Wesentlichen denen der Meteorologischen Station S1. Darüber hinaus befanden sich die Messpunkte A5–A9 auf der Nordseite des Bergrückens, was die Strömungsbewegung blockierte und die Windgeschwindigkeit verringerte. Daher waren die Windgeschwindigkeiten an diesen Punkten geringer als an der Meteorologischen Station S1. Die Windgeschwindigkeiten von A15 und A16 waren deutlich geringer als die von S1. Bei den Umgebungswindrichtungen 315°, 337,5° und 360° waren die Windgeschwindigkeiten aller Messpunkte im Allgemeinen niedriger als die der Meteorologischen Station S1. Darüber hinaus wurden die Windgeschwindigkeiten von A4–A8 aufgrund der offensichtlichen Windschutzwirkung des Bergrückens stark reduziert.

Variation von Rw mit unterschiedlichen Messpunkten.

Die Umgebungswindgeschwindigkeit und die Richtung des Messpunkts im Gleithang werden berechnet und in Tabelle 4 dargestellt. Die Variation der Umgebungswindgeschwindigkeit bei verschiedenen Messpunkten ist in Abb. 13 dargestellt. Es ist ersichtlich, dass die Umgebungswindgeschwindigkeit war im Allgemeinen höher aufgrund der größeren Höhe am Anfang der alpinen Abfahrtsstrecke. Außerdem war die Windgeschwindigkeit am Ende der Strecke aufgrund der relativ geringen Höhe relativ gering. Die Umgebungswindgeschwindigkeit zwischen den Streckenabschnitten A8–A13 war die höchste auf der gesamten Strecke. Insbesondere wenn die Umgebungswindrichtungen 315° und 337,5° betrugen, konnte die Umgebungswindgeschwindigkeit über 10 m/s betragen, was erhebliche Auswirkungen auf die Konkurrenz hatte und mehr Aufmerksamkeit erforderte.

Variation der Geschwindigkeit bei unterschiedlichen Messpunkten.

Der Einfluss des Umgebungswinds auf die Leistung des Skifahrers ist eine Überlagerung mit dem Einfluss des Umgebungswinds auf die einzelnen Abschnitte beim Abschluss des gesamten Wettkampfs. Basierend auf dem in „Methodologie“ entwickelten kinematischen Modell wurde die Gleitzeit für die fünf Umgebungswindrichtungen mit der höchsten Windfrequenz sowie den Fall ohne Wind berechnet. In der vorliegenden Studie waren die Parameter für die Simulation wie folgt aufgebaut: m = 72 kg, μ = 0,0234,35 und ρ = 1,25 × 103 kg/m3. Basierend auf den in „Schätzung der Widerstandsfläche CdA“ dargestellten Ergebnissen und zur Vereinfachung der Berechnungen sowie unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Durchschnittsgeschwindigkeit bei alpinen Abfahrten 25 m/s übersteigt, betrugen die Werte für Cd und A 0,5 bzw. 0,4 m2 ergab einen konstanten CdA-Wert (0,2 m2). Darüber hinaus wurden die anfängliche kinematische Geschwindigkeit v0 und die verbrauchte Zeit t0 auf 10 m/s bzw. 2 s eingestellt.

Abbildung 14 zeigt die Gleitzeit jedes Abschnitts unter Einwirkung des Umgebungswinds. Die Ergebnisse für windstille Bedingungen sind auch in Abb. 14 dargestellt. Der Einfluss verschiedener Richtungen des Umgebungswinds auf die Gleitzeit des Skifahrers, der das gesamte Rennen absolvierte, war unterschiedlich. Bei einer Umgebungswindrichtung von 360° war die Gleitzeit in den meisten Abschnitten kürzer als bei Windstille. Wenn die Umgebungswindrichtungen im vorderen und mittleren Abschnitt der gesamten Strecke 315° und 337,5° betrugen, war die Gleitzeit im Wesentlichen dieselbe wie im Fall ohne Wind. Andererseits hatte der Umgebungswind am Ende der Strecke einen großen negativen Einfluss auf die Gleitzeit. Bei den Richtungen des Umgebungswinds von 270° und 392,5° war die Gleitzeit aller Abschnitte höher als bei Windstille, was darauf hindeutet, dass die negativen Auswirkungen des Umgebungswinds in diesen Richtungen auf die Leistung von Abfahrtsskifahrern mehr Aufmerksamkeit erforderten .

Gleitzeit jedes Abschnitts unter Einwirkung des Umgebungswinds.

Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse der Zielzeit bei verschiedenen Umgebungswindrichtungen während der wichtigsten Abschnitte der alpinen Abfahrtsstrecke. Zu Vergleichszwecken sind in Tabelle 5 auch die Ergebnisse für den Fall Windstille aufgeführt. Es ist offensichtlich, dass die ungünstigste Umgebungswindrichtung für die Skileistung 270° war, was die Zeit um bis zu 19,75 % im Vergleich zum Fall ohne Wind verlängern kann. Bei einer Umgebungswindrichtung von 360° kann die Zielzeit um 1,29 % verkürzt werden.

Die vorliegende Untersuchung bietet eine kombinierte Methode aus Feldmessungen, Windkanaltests und kinematischer Modellierung, um den Einfluss des Umgebungswinds auf die Leistung von alpinen Abfahrtsskifahrern zu bewerten. Unter Berücksichtigung der Auswirkungen des Umgebungswinds wurde durch einige sinnvolle Vereinfachungen ein kinematisches Modell des alpinen Skifahrer-Ski-Systems erstellt und anschließend Bewegungsgleichungen für das Geradeausgleiten und Drehen abgeleitet. Darüber hinaus wurde die CNASC-Abfahrtsstrecke als Beispiel herangezogen, um den Bewertungsprozess im Detail zu beschreiben. Die Endzeit des Rennens für den Schlüsselabschnitt der CNASC-Abfahrtsstrecke wurde mithilfe der Zeititeration berechnet.

Was die CNASC-Downhill-Strecke betrifft, so wurden anhand der Feldmessungen und des maßstabsgetreuen Geländemodell-Windkanaltests fünf kritische Windrichtungen von 270°, 292,5°, 315°, 337,5° und 360° identifiziert. Bei einer Windrichtung von 337,5° kann die maximale mittlere Windgeschwindigkeit bis zu 12 m/s betragen. Die durch die Modellierungssimulation berechneten Ergebnisse zeigen, dass sich die Zielzeit im Vergleich zur Nichtberücksichtigung des Umgebungswinds für die 270°-Umgebungswindrichtung um 19,75 % verlängern würde, während für die 360°-Umgebungswindrichtung der Umgebungswind vorteilhaft war die Leistung des Rennfahrers. Gleichzeitig wurde die Zielzeit um 1,29 % verkürzt.

Die vorliegende Untersuchung entwickelte eine kombinierte Bewertungsmethode und brachte einige interessante Ergebnisse über die Auswirkung des Umgebungswinds auf die Gleitzeit von alpinen Abfahrtsskifahrern hervor, die Sportlern oder Trainern als Leitfaden für Trainingszwecke und die Entwicklung geeigneter Bewältigungsstrategien dienen können. Eine Einschränkung dieser Studie bestand darin, dass das etablierte Modell die Ski-Schnee-Interaktion nicht berücksichtigte, was zu einer Annäherung an die berechnete Reibung führte. Darüber hinaus wurde der Unterschied in der Flugbahn zwischen COM und Skiern nicht berücksichtigt, was erhebliche Auswirkungen auf die weiteren Arbeiten haben könnte, beispielsweise auf die Optimierung der Flugbahn.

Die während der aktuellen Studie generierten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

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Diese Arbeit wurde durch das National Key Research and Development Program (2019YFF0301904) und das 111-Projekt des Bildungsministeriums und des Bureau of Foreign Experts of China (B13002) finanziert.

Fakultät für Bauingenieurwesen, Beijing Jiaotong University, Peking, 100044, China

Bo Li, Peng Li, Yuanzhao Zhang und Kun Jia

Pekings Schlüssellabor für strukturelle Windtechnik und städtische Windumgebung, Peking, 100044, China

Bo Li

Beijing Sport University, Peking, 100084, China

Ping Hong

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BL ist für die Verbesserung der Methodik, die Bereitstellung von Ressourcen und die Projektüberwachung verantwortlich. PL ist verantwortlich für Windkanaltests, die Analyse der Ergebnisse, das Schreiben des Originalentwurfs sowie die Überprüfung und Bearbeitung des Originalentwurfs. YZ ist für Windkanaltests und Datenkuratierung verantwortlich. KJ ist verantwortlich für Windkanaltests und Software. PH ist für die Methodenentwicklung und Projektüberwachung verantwortlich. Alle Autoren haben das Manuskript überprüft.

Korrespondenz mit Bo Li oder Ping Hong.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Li, B., Li, P., Zhang, Y. et al. Einfluss des Umgebungswinds auf die Leistung von alpinen Skifahrern. Sci Rep 13, 4906 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-32107-4

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Eingegangen: 06. Dezember 2022

Angenommen: 21. März 2023

Veröffentlicht: 25. März 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-32107-4

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