آنچه در یک تونل تاریک در نوکسامپتونشایر در حال رخ دادن است، ممکن است کلید باز کردن دههٔ آیندهٔ طراحی آئرودینامیک باشد.
آزمونهای آئرودینامیکی در دوچرخهسواری همواره اعداد، پاسخهای «سریعتر یا کندتر» را به ما دادهاند و بهطبعی همواره سؤالهای بیشتری نسبت به پاسخها به وجود میآورند. به عنوان مثال، یک تونل بادی مقدار مقاومت کلی را نشان میدهد؛ عددی منفرد که مجموع تمام نیروهای آئرودینامیکی اعمالشده بر سوار و دوچرخه را نمایان میسازد؛ از این مقدار میتوانیم ضریب مقاومت آئرودینامیکی (CdA) را محاسبه کنیم.
حتی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) میتواند الگوهای جریان هوا را نشان دهد، اما این یک شبیهسازی است و در مقابله با مقاومت اصطکاکی، بهویژه در بسترهای نساجی و پارچهای، دچار مشکل میشود. بدون اعتبارسنجی دنیای واقعی، تشخیص اینکه کدام مدلها قابل اعتمادند، دشوار است.
بهعبارت دیگر، میتوانیم دقیقاً چقدر مقاومت (drag) را اندازهگیری کنیم، اما نمیتوانیم بگوییم کجا منبع آن است و چرا. تا حالا.
دان بیهام و تیم عملکرد رد بول‑بورا‑هانسگروه بهتازگی از سرنگار تصویری ذرهای (PIV)، تکنیک تصویربرداری مبتنی بر لیزر که جریان هوا را در ۳‑بعد بهصورت تصویری نشان میدهد تا ردپای هوای پشت سوار را نقشهبرداری کند، استفاده کردهاند.
به سادهترین شکل، PIV روشی برای آشکار ساختن جریانهای هوا است. این همان تکنیک است که در پادکست Performance Process اوایل سال جاری باعث شد CyclingSpy با شور و هیجان صحبت کند، و دلیل خوبی دارد. PIV نمادی از یک گام تحولآمیز در تحقیق و توسعهٔ آئرودینامیک است و برای اولین بار به بیهام و رد بول «دادههای تماممیدانی» میدهد.
این عبارت، «دادههای تماممیدانی»، به این معنی است که اکنون میتوانند اطلاعاتی را در سراسر یک صفحهٔ کامل از هوای اطراف سوار و دوچرخه ثبت کنند. PIV بهصورت واقعی حرکت هزاران ذرهٔ ریز پر از هلیوم را که توسط سوار در حین عبور از یک لایه نور لیزری جابجا میشوند، پیگیری میکند. از این حرکات، تیم میتواند بردارهای سرعت، توزیع فشار و گردابهسازی (وُرتیسیته) را در هر نقطهٔ آن صفحه بازسازی کند.
این در واقع به تیم یک تصویرسازی سهبعدی از جت هوا میدهد، بهطوریکه نشان میدهد هوا چگونه حرکت میکند، کجا گردابهها شکل میگیرند، فشار چگونه بازسازی میشود و انرژی کجا تلف میشود.
بهاختصار: در حالی که همیشه میزان چقدر مقاومت را میدانستیم، با PIV اکنون میتوانیم بهنهایت ببینیم کجا است و چرا. و هنگامی که چرا را درک کنیم، روشهای جدید برای سرعت بیشتر ممکن است آشکار شوند.
ما تمام این موارد – لیزرها، حبابها و آیندهٔ آئرودینامیک – را در گفتگوی کامل با بیهام و CyclingSpy در پادکست Performance Process این هفته، در زیر بررسی میکنیم.
پس دقیقاً PIV چیست؟
بیهام پس از تست بهسر حدی از هیجان دست یافت. یک تعهد پیشین باعث شد نتوانم دعوت برای حضور را بپذیرم، اما بیهام عکسی از خود در تونل کاتسِبی فرستاد؛ او از سر تا پا در جامهٔ مشکی با عینکهای لیزری بزرگ پوشیده بود و در میان دیوار لیزری سبز قرار داشت، و این صحنه را «شاید جالبترین لحظه» در کارنامهٔ خودش مینامید.
تونل کاتسِبی یک تونل بادی نیست. قبلاً یک خط راهآهن ویکتوریایی که از دل طبیعت انگلیس عبور میکرد، اکنون به یک مرکز تست بسته، ۲٫۷‑کیلومتر طول، کاملاً صاف تبدیل شده است که به یک زمین بازی برای مهندسان مسابقات موتوری و دوچرخهسواران تبدیل شده است که بهدنبال یک محیط تست نیمه واقعی قابل تکرار میگردند. داخل این تونل، هوا ساکن است، دما ثابت و محیط قابل تکرار است که آن را به یکی از دقیقترین مکانهای جهان برای آزمایشهای آئرودینامیک در دنیای واقعی تبدیل میکند.