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《标枪飞行轨迹的计算机仿真及实际应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、体育科学2001年1月第21卷第1期SportScienceVol.21.No.1.Jan.,2001·运动生物力学·标枪飞行轨迹的计算机仿真及实际应用王倩(北京体育大学田径教研室,北京100084)摘要:研究采用风洞实验和计算机仿真的方法,计算标枪在三维空间的飞行轨迹,对影响标枪飞行远度的各种因素,如出手速度、出手角度、初始攻角、初始俯仰角速度、初始偏航角等进行了定量分析,本文还根据标枪运动员投掷的实际情况提出了女子标枪运动员的最佳初始条件组合。关键词:田径;标枪;生物力学;计算机仿真中图分类号:G824.2文献标识码:A文章编号
2、:1000-677X(2001)01-0073-06ComputedSimulationofJavelinFlightandItsApplicationinThrowingWANGQian(BeijingUniversityofPhysicalEducation,Beijing,100084,China)Abstract:Javelinflightinthree-dimensionalspacewassimulatedbycomputerbasedontheexperimentdatainwindtun-nel.Factorseff
3、ectingtherangeofthejavelinflight,suchasreleasingspeed,initialangleofrelease,initialangleofat-tack,andinitialpitchrateandazimuthwereanalyzed.Practicaloptimalinitialconditionswereprovidedforwomanjavelinthrowers.Keywords:javelinthrow;simulation;computerprogram;training国际田
4、联决定于1999年4月1日起使用新规则女子标研究在全面分析标枪飞行初始条件的前提下,建立标枪[1]在三维空间运动的数学模型,使用风洞实验的气动力数据,枪,与旧枪相比,新规则女子标枪的重心位置向枪尖方向移动了3cm,标枪的最佳飞行初始条件和飞行远度也会发生对标枪在不同飞行初始条件下的飞行轨迹进行计算机仿真变化,由于目前尚没有见到国内外对新规则女子标枪最佳飞计算,从而对不同初始条件组合对飞行远度的影响进行定量行初始条件进行研究的报道,对此进行研究十分必要。分析。研究通过进行风洞实验和计算机仿真计算标枪在三维在本研究中,假设标枪为刚体,标
5、枪飞行的部分初始条空间飞行轨迹的方法,结合优秀运动员掷标枪的实际情况,件及正方向规定见图1。对影响标枪飞行远度的因素进行系统分析,以提高人们对于这一项目的认识水平,更好地指导运动训练的实践。2分析与讨论在投掷标枪出手时,标枪所具备的各项参数也是标枪开1研究方法始飞行时的条件,在本研究中,将标枪出手时的速度、角度、1.1文献资料法俯仰角速度、攻角、偏航角、高度、自转等项参数统称为标枪查阅了自1978年以来国内外有关掷标枪及投掷项目技飞行的初始条件,简称初始条件。术的各种文献资料百余篇,教材、专著10余部。2.1初速度(Vo)1.2实验
6、法在决定标枪飞行远度的诸因素中,初速度是最重要的因研究对3支男子标枪(国产飞鹿、皇冠和瑞典SANDVIK素,也是运动员创造优异成绩的必要条件。在其它初始条件牌各1支)和3支新规则女子标枪(国产飞鹿、皇冠、天成牌)不变的情况下,标枪飞行远度随着初速度的增加而增长,在在航天部701所FD-09低速风洞进行了2次气动力风洞实本研究的范围内二者基本呈现为线性正相关的关系。验。图2是国产皇冠女子标枪的飞行远度和斜抛物体在真1.3建立数学模型和计算机仿真空中的飞行远度。表1、2是国产皇冠女枪和飞鹿男枪在不同收稿日期:2000-06-30。题注:
7、北京体育大学博士学位论文作者简介:王倩(1956～),男,江苏南京人,教授。·73·体育科学2001年1月第21卷位:°/sHo-出手高度,标枪出手瞬间其质心至地面的垂直高度,单位:mS-标枪飞行远度,标枪出手点至落地点的直线距离,单位:m初速度和出手角度下的飞行远度。从图2中可见,在较小的出手角度下,由于标枪有较好的气动力外形和飞行性能,其飞行远度要明显超过按斜抛公式计算的物体在真空中的飞行远度。从表1、2中可见,在不同初速度条件下标枪飞行远度的变化情况。教练员和运动员可根据表中的数据了解投出一定的成绩所必需的初速度条件。图1标枪
8、飞行的部分初始条件及正方向规定符号说明:Vo-初速度,标枪出手瞬间其质心的速度,单位:m/sBo-出手角度,初速度方向与水平面之间的夹角,单位:°Ao-初始攻角,初速度方向与标枪长轴之间的夹角,单位:°Do-初始偏航角,初速度方向与标
