| 单词 | 游泳流体力学 |
| 释义 | 【游泳流体力学】 拼译：fluid mechanics of swimming 是运动生物力学的研究内容之一，它是将流体力学的基本理论应用于研究人体在水中游泳时的水动力学因素，揭示人体在水中位移的一般规律。现代竞技游泳采用电子计时器记录运动成绩以百分之一秒的精确度来区别胜负。因此，游泳技术中的每一个细节都会直接影响运动员的成败。游泳时，运动员的身体环节在水和空气的共界面运动，其技术动作比陆上运动复杂得多，研究游泳的流体动力学因素，使运动员能按自己的体型特征、训练水平、游泳姿式和游距来确定其最佳游进技术，对提高运动成绩具有重要的现实意义。 60年代以前，人们对人体在水中位移运动的规律，主要是用普通流体力学的基本理论来解释各种游泳姿式的技术原理。1952年德国学者汉斯·李希特所著《游泳的力学分析》一书，对游泳的基本技术环节作了较系统的力学分析，它对中国的游泳技术研究有一定的影响。实践证明，单纯从经典力学来解释游泳的推动力，并不能充分说明优秀运动员的技术特点，建立正确的游泳技术概念。如从作用力与反作用力大小相等、方向相反的牛顿定律出发，认为游泳时两臂必须沿身体纵轴向后划水才能获得最大的推动力，但实际上这种划臂的技术概念并不完全正确。直至1986年美国著名的游泳教练康西尔曼(J．E．Counsilman)在他所著《游泳的科学》一书中，仍然是单纯用划水反作用力的理论来解释游泳推进力的问题。在这一时期虽然许多研究者从分析运动员的动作影片中，发现手掌的划水路线并不是直线向后，而是一种“倒问号”或“S”型路线，但认为这种划水的侧向动作可以抵消另一部分划臂动作中所引起的侧向运动。1971年康西尔曼根据螺旋浆推进器的原理，认为曲线划水获得的升力是一种重要的推进力，这一新的理论引起游泳界的广泛重视。1974～1977年间美国的游泳生物力学专家施雷霍夫(R．E．Schleihauf)进行了一系列的实验研究，他先在流体实验室的可开放水槽中测定手掌模型的升力系数和阻力系数，然后用立体摄影方法对优秀运动员划臂动作进行运动学分析，求出手掌划水的速度、后掠角、倾角、运动截面积等参数，进而结合升力和阻力系数来估算手掌划水的升力和阻力的大小和方向，进一步证明了手掌曲线划水的升力和阻力都同样地对推进力作出贡献。他用这种新的理论对四种竞技游泳姿式的技术作了详细的力学分析。70年代，美国康西尔曼、艾伦(R．H．Allen)，前苏联奥诺普里延科(Б．И．Оноприенко)，日本的宫下、角田，中国的乔元等利用风洞及流动水槽等流体实验设备对人体及手掌模型进行了大量的阻力测试研究，并用系绳拖曳方法分别测定运动员划臂、打腿及手腿配合的推进效果，对不同的卧水姿势、打腿频率及打腿的推进效果等作了定量分析。将水动力学测试数据结合立体摄影的图片资料进行分析，定量分析了各种游泳姿式两臂划水的动力学效果，但对打腿动作的动力学效果仍缺乏研究。康西尔曼、乔元等简单地把爬泳中的划臂和打腿比喻为两种不同效率的动力系统共存于一架飞机或汽车上一样，认为当游速高达1．5m／s时，打腿不但对游速不起推进作用，反而增加了阻力，打腿仅是起协调动作和保持身体平衡的作用，两臂划水是主要的推进力。80年代初，中国袁晋纯、梁兆航、候译茂等人在中山大学的船模实验水池对高水平游泳运动员及仿真人体模型进行了大量的游泳流体力学实验，研究运动员在水中游进时阻力与游速RV曲线的变化规律，提出下列新的观点：(1)阐明游泳流体阻力是由摩擦阻力、形状阻力(即压差阻力)、兴波和碎波阻力所组成。人体在水中游进时，其总阻力及各种阻力成份的绝对值随速度加快而增大，但总阻力中摩擦阻力和形状阻力所占的比值则随速度加快而减小，兴波阻力的比值将随速度增加而增大。阻力成份比值变化的规律，对游泳技术中如何减小游进阻力的研究具有现实意义；(2)对打腿频率及其推进效果作了实验研究，证明在超过2m／s的游进速度情况下，加快打腿频率仍可以获得有利的推进力，在运动员体力允许的前提下应加快打腿动作的频率；(3)通常用的流体阻力公式R=1／2S·ρ·C·V2，只能定性说明阻力随速度加快而增大，但不能用于计算游泳过程的阻力值。因受兴波阻力的影响，不同特征长度(卧水身长)运动员的R-V曲线呈波浪形增大，在一定的游速范围内阻力增加平缓，并不是按速度的平方增加，第1次提出游泳阻力平缓区效应理论，对中、长距离的游泳技术和战术具有重要意义。游泳的动力学因素非常复杂，普通流体力学已不足以对游泳力学作定量分析。近20年来对游泳流体力学的研究既不系统，也不深入，许多水动力学问题未能很好解决，给计算机模拟研究带来许多困难。游泳流体力学是定量分析的科学，应充分运用现代科学技术，如三维立体摄影图片解析、多维的水动力学参数测定，获得可靠的运动学和动力学参数，进而用电子计算机模拟，对各种游泳姿式的动作技术作定量分析研究，提出最佳游泳技术方案，促进游泳成绩不断提高。【参考文献】：1 James E．The Science of Swimming．PrenticeHall，Inc．，1968，25～522 Robert E．Swimming Technique，XI．Fall，1974，89～963 James G Hay．The Biomechanics of Sports Techniques，PrneticeHall．Inc．，1985．343～3944 乔元，冯敦寿．体育科技资料，国家体委科研所，1980，(6)；1～75 袁晋纯，梁兆航，等．广州体育学院学报，1988，1：17～216 袁晋纯，侯泽茂，等．广州体育学院学报，1991，2：18～217 Pады гин，Ю．И．Метод моделирования В гидродинамичеcких исследованиях теXники брасса．Теория и Практика Φ．К，1978，12：17～208 Оноnрuенко Б И．ислользование моделирования для исследова-ния соnротивления воды движению Тела пловца，Теория ц практика Φ．К，1979，9：8～9(广州体育学院袁晋纯教授撰) |
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