滑らかな粒子の流体力学を使用したイルカキックスイミングのシミュレーション

競争力のある人間の水泳では、水没したイルカのキックストローク（水中の波打つ水泳）がダイブとターンの後に利用されます。最適なドルフィンキックは、スイマーに必要な身体的運動を最小限に抑えながら、抗力を最小限に抑え、推力を最大化することとのバランスをとっています。この研究では、アスリートのレーザースキャンを使用して、単一の解剖学的ポーズで現実的なスイマーのジオメトリを提供します。これらはリグがあり、アニメーション化されており、サイドオンビデオ映像を密接に一致させます。平滑化された粒子流体力学（SPH）流体シミュレーションは、この水泳脳卒中技術のバリアントを評価するために実行されます。この計算アプローチは、変形スイマーモデルの周りを移動するフローに関する完全な時間的および空間的情報を提供します。足首の柔軟性と脳卒中頻度の変化の影響は、パラメトリック研究を通じて調査されます。結果は、水泳選手のネットストリームワイズの力が足首の柔軟性に比較的鈍感であるが、キックの頻度に強く依存していることを示唆しています。

In competitive human swimming the submerged dolphin kick stroke (underwater undulatory swimming) is utilized after dives and turns. The optimal dolphin kick has a balance between minimizing drag and maximizing thrust while also minimizing the physical exertion required of the swimmer. In this study laser scans of athletes are used to provide realistic swimmer geometries in a single anatomical pose. These are rigged and animated to closely match side-on video footage. Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) fluid simulations are performed to evaluate variants of this swimming stroke technique. This computational approach provides full temporal and spatial information about the flow moving around the deforming swimmer model. The effects of changes in ankle flexibility and stroke frequency are investigated through a parametric study. The results suggest that the net streamwise force on the swimmer is relatively insensitive to ankle flexibility but is strongly dependent on kick frequency.