風(fēng)洞(wind tunnel),是能人工產(chǎn)生和控制氣流,以模擬飛行器或物體周圍氣體的流動,并可量度氣流對物體的作用以及觀察物理現(xiàn)象的一種管道狀實驗設(shè)備,是進行空氣動力實驗最常用、最有效的工具。
“風(fēng)洞實驗”由來已久,它是飛行器研制工作中的一個不可缺少的組成部分,在航空和航天工程的研究和發(fā)展中起著重要作用。隨著工業(yè)空氣動力學(xué)的發(fā)展,在交通運輸、房屋建筑、風(fēng)能利用和環(huán)境保護等方面中也得到越來越廣泛的應(yīng)用。
網(wǎng)球運動隨著球拍科技的進步和球員力量的增強,使得球速越來越快。球在空中快速飛行時有怎樣的特點,會受到怎樣的力的作用?這就需要研究網(wǎng)球的空氣動力學(xué)特性。將近10年前,風(fēng)洞實驗就已經(jīng)進入了網(wǎng)球領(lǐng)域。
從2001年開始,ITF(國際網(wǎng)球聯(lián)合會)開始進行風(fēng)洞測試,以確定網(wǎng)球的空氣動力學(xué)特性。在位于英國倫敦西南羅漢普頓的ITF實驗室里,就有一臺風(fēng)洞測試儀,它和F1各車隊在設(shè)計和修改賽車形狀時使用的風(fēng)洞測試設(shè)備比較接近。
ITF的風(fēng)洞測試機,使用一臺25馬力(19千瓦)的風(fēng)扇,能夠產(chǎn)生時速高達160英里(257公里)的風(fēng)速。風(fēng)從風(fēng)洞的前部被吸入,經(jīng)過一系列的過濾裝置,到達工作室,網(wǎng)球就被安置在這里。曲面的轉(zhuǎn)向控制板使得空氣在一定的空間內(nèi)形成循環(huán),然后由排氣管排出。
由于旋轉(zhuǎn)對球在空氣中的運動軌跡有著重要的影響,風(fēng)洞中設(shè)置了能夠讓球產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的特殊裝置。稱重傳感器測量球在空中飛行時的受力情況,首先是水平方向的阻力,它會降低球速;其次是垂直方向的力,讓球保持在空中飛行或接近地面,而這取決于上旋或下旋。
風(fēng)洞測試采集和處理出來的數(shù)據(jù),能夠反映出網(wǎng)球在空中飛行的規(guī)律,有利于廠家生產(chǎn)出更符合空氣動力學(xué)原理的網(wǎng)球,球員也可利用不同的旋轉(zhuǎn),改變網(wǎng)球在空中飛行時的空氣動力學(xué)特性,從而讓球產(chǎn)生不同的飛行軌跡和落點,以此增加對手的回球難度。
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