由筑波大学高木英树教授和新泻保健福祉大学下门博文教授领导的研究小组使用循环水箱成功地对游泳者周围的水流进行了三维可视化。如何制造和处理鞋底的漩涡是踢泳快速游泳的关键。
游泳者通过游泳从水中获得动力并推动水。当时,它周围的水流被称为非稳态(湍流状态),而不是像汽车或飞机那样匀速的稳态。在最近的研究中,游泳者利用这种不稳定流体的力来推进,据说他们获得了无法从物体的大小和肌肉质量计算出来的力。然而,没有办法直接测量这种推进力,即使通过传统的身体附着传感器知道力的大小,方向和原因也是未知的。
研究的重点是游泳比赛中的水下海豚踢腿(踢泳)。使用循环水箱、动作捕捉系统和立体PIV系统同时测量游泳者的运动和周围水流,实现流动的三维可视化。
因此,踢腿游泳除了双腿上下摆动的运动外,还包括下肢的扭转运动(内旋/外旋)。下放动作时足底侧形成一个强烈的涡流,下肢扭转运动在踢倒完成阶段进入,使脚趾相互靠近,涡流聚集在中心形成一个团块。强烈的射流从脚趾处喷出,形成强烈的向下流动,使漩涡的质量吸引周围的水。由此,发现该涡流使施加到足部的力的作用最大化。
此次开发的流动三维可视化方法,仅通过相机拍摄就可以计算出游泳者获得的推力大小,因此有望为有效指导游泳做出贡献。