Enquanto todos os olhos se voltam para o Japão com as Olimpíadas de Tóquio, os atletas estão cada vez mais complementando o trabalho duro e o treinamento com simulação computacional em sua busca por medalhas. Decidimos investigar algumas das maneiras pelas quais a simulação computacional está influenciando o resultado nos esportes.
Ciclismo
De todos os esportes, o ciclismo é talvez aquele em que os competidores mais se preocupam com a aerodinâmica. Pedalar atrás de outro ciclista reduz o gasto de energia em cerca de 20% em comparação com um ciclista que está na frente. Isso é muito comum na modalidade de times, na qual os ciclistas de uma equipe de quatro pessoas se revezam para absorver o impacto aerodinâmico do ar que se aproxima por um tempo, antes de pedalar para o final da fila rotativa.
Minimizar a resistência aerodinâmica da combinação bicicleta e ciclista pode ser a diferença entre o sucesso e o fracasso em um esporte em que a vitória é frequentemente decidida por centésimos de segundo. Em Londres, a equipe britânica conquistou a maioria das medalhas de ciclismo de pista usando bicicletas Cervélo aerodinamicamente eficientes, amplamente projetadas com Simcenter. Em Tóquio, uma vasta gama de bicicletas aerodinâmicas estarão presentes no velódromo.
Outros grandes fabricantes de bicicletas, como a Trek (50 atletas irão andar de Trek Bikes em Tóquio) e fabricantes de componentes como a FLO Cycling, usaram uma combinação de Simcenter e HEEDS® para explorar ampla gama de designs antes de decidir sobre um projeto aerodinâmico e estrutural ideal para seus produtos. Também foi realizada a primeira simulação CFD de um ciclista pedalando. Confira no vídeo abaixo.
Atletismo
A tecnologia para calçados desempenha um grande papel na determinação do resultado de eventos de corrida de longa distância e, de acordo com o presidente da IAAF, Lord Coe, provavelmente derrubará recordes mundiais. Essa tecnologia de calçados foi usada pela primeira vez no programa Nike Breaking Two, projetado para quebrar a barreira de duas horas na maratona. Embora vários medalhistas de ouro não tenham tido sucesso nessa tentativa, usando o Simcenter foi possível descobrir alguns dos truques aerodinâmicos usados para dar a melhor chance possível de correr uma maratona em menos de duas horas.
Esportes com Bolas
O quão difícil é projetar um objeto esférico? Aparentemente, mais do que você imagina. Os competidores esperam que as bolas em seu esporte se comportem de maneira previsível e esperada. Durante todas as Copas do Mundo, os goleiros reclamam publicamente sobre bolas de futebol que desviam muito no ar (muitas vezes levando a gols espetaculares ou erros ridículos).
A maior parte do desafio com a simulação de bolas é que sua trajetória é determinada pelas características da superfície (como costura, laços, rugosidade) que alteram a camada limite conforme a bola gira, sempre de forma imprevisível. Isso requer a capacidade de resolver esses detalhes de superfície (geralmente envolvendo elevado refino de malha computacional) junto com modelos robustos de turbulência e solvers transientes.
O Simcenter tem sido usado de várias maneiras para bolas de futebol, vôlei, bolas de golfe, petecas e futebol americano.
Tênis de Mesa
Uma das histórias mais conhecidas por engenheiros sobre o uso de CFD na área esportiva vem das Olimpíadas de Londres, nove anos atrás, onde o Simcenter foi usado para projetar um local e sistema de ventilação que não perturbaria a trajetória de uma bola de pingue-pongue.
Os profissionais de tênis de mesa de hoje exigem e esperam os mais altos padrões nas condições em que as competições internacionais são disputadas. O motivo não é difícil de entender: uma bola leve, oca, de 40 mm de diâmetro e pesando apenas 2,7 g. Se um mero sopro de ar pode fazer com que a bola se desvie, a velocidade do ar de fundo em um local de competição deve ser quase inexistente. Desta forma, pode-se garantir que a trajetória da bola é influenciada apenas pelo spin e potência do golpe impostos pelos jogadores.
Vela
O Simcenter foi usado no projeto de várias embarcações à vela para analisar a aerodinâmica e para determinar a posição ideal de um velejador em um bote de competição.
Quando Sir Ben Ainslie, que ganhou mais medalhas do que qualquer outro velejador, escolheu um código CFD para ajudar no design da Team INEOS UK America’s Cup, ele escolheu o Simcenter. A vela envolve uma interação complexa entre hidrodinâmica e aerodinâmica (e no caso da America’s Cup, lidar com iates que estão mais próximos de aviões do que de barcos tradicionais).
Remo
O CFD foi usado no projeto de barcos a remo para a equipe italiana. O Simcenter foi usado para analisar a hidrodinâmica da remada perfeita e para analisar os rios usados para regatas de remo a fim de garantir que sejam igualmente justos para todos os competidores. No Rio, a Lagoa Rodrigo de Freitas sediou uma regata de remo que foi severamente interrompida pelas ondas. No entanto, é difícil imaginar como a simulação CFD poderia ter sido usada para mitigar a influência dos ventos agindo sobre um lago em um vale.
Caiaque
O atleta australiano Kynan Maley chegou à final de canoagem nas Olimpíadas de Londres enquanto trabalhava na equipe de suporte Simcenter. Antes do evento, Kynan usou o Simcenter para otimizar a posição das nadadeiras em sua canoa.
Surfe
O surfe é um dos esportes mais antigos do mundo. Estima-se que as pessoas surfam há mais de 5 mil anos. A indústria de pranchas de surfe vale US$3 bilhões, e o surfe vai estrear nas olimpíadas de Tóquio. Mas o surfe é mais do que apenas um esporte. Na cultura havaiana antiga, a arte de he’e nalu (ou “deslizamento das ondas”) é dotada de um significado quase religioso, onde surfistas frustrados apelavam ao kahuna (sacerdote) para ajudá-los com uma oração que pedia aos deuses para fazer um ótimo surfe.
No cerne da cultura está o ato quase espiritual de “shapear a prancha de surfe“, em que um artesão habilidoso corta manualmente um pedaço de madeira (ou mais recentemente de poliuretano) com uma plaina, ajustando cuidadosamente sua forma para condições de onda específicas e preferências do surfista.
Esse processo já está sendo revolucionado com o advento do gêmeo digital. A equipe da JL, juntamente com a empresa Magic Surf, utilizou a tecnologia digital twin para desenvolver pranchas de surf mais eficientes, com maior durabilidade, e claro, desempenho e performance.
Utilizando o SIMCENTER STAR-CCM+ desenvolvemos diversas simulações, de forma a avaliar a performance de diferentes formatos de rabetas de prancha, bem como sua inclinação em relação ao nível de água. Os estudos foram conduzidos para o modelo de prancha Powerlight Surfboards. Confira esse estudo de caso completo clicando aqui.
JL Engenharia e Software: sua melhor parceira para implantar a simulação
A JL Engenharia e Software é parceira SIEMENS DIGITAL INDUSTRIES SOFTWARE com o selo Smart Partner Expert. Este selo é concedido pela experiência e expertise nas aplicações práticas de ferramentas SIEMENS para simulação e otimização em engenharia.
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Fonte: adaptado de https://blogs.sw.siemens.com/simcenter/simulation-at-the-summer-games/
