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Ciclismo paralimpico: studio dell’aerodinamica per il miglioramento delle performance

Ciclismo paralimpico: studio dell'aerodinamica per il miglioramento delle performance 1
Irish para-cycling sprint team on tandem, Martin Gordon and pilot Eamonn Byrne, in Wind Tunnel of prof. Bert Blocken, TU Eindhoven, Netherlands

Il paraciclismo cresce in importanza e prestigio ma per questa disciplina i dati relativi all’aerodinamica sono ancora limitati.

 Alcuni campioni mondiali e paralimpici stanno collaborando con i ricercatori della National University of Ireland Galway, l’Eindhoven University of Technology e KU Leuven utilizzando tecnologie avanzate come la simulazione CFD (Computational Fluid Dynamics) sviluppata da ANSYS e le gallerie del vento, tipicamente dedicate alla ricerca in campo automobilistico, nucleare e aerospaziale, per meglio comprendere e migliorare la complessa aerodinamica di discipline come il tandem e l’handbike.

 I risultati evidenziano che vantaggi decisivi possono essere ottenuti assumendo posizioni non intuitive o scegliendo altri tipi di ruote.

Il Dottor Eoghan Clifford dell’Università di Galway (Irlanda), 4 volte campione mondiale e attuale campione paralimpico, ha avviato una collaborazione con il Prof. Bert Blocken della Eindhoven University of Technology (Olanda) e della KU di Lovanio (Belgio), conosciuto in tutto il mondo per le sue ricerche nel campo dell’aerodinamica applicata al ciclismo. Sorpresi dalla scarsità di ricerche sul paraciclismo, Clifford e Blocken hanno avviato il primo grande progetto di ricerca scientifica applicata al ciclismo paralimpico.

Il team di progetto, composto da Paul Manion, Yasin Toparlar, Thomas Andrianne, Magdalena Hajdukiewicz, Eoghan Clifford e dal Prof. Bert Blocken ha affiancato la simulazione al computer con software ANSYS su supercomputer irlandesi e olandesi ai test nelle gallerie del vento di Eindhoven e dell’Università di Liegi. La sperimentazione ha coinvolto il tandem e le handsbike H1-H4.

La ricerca ha portato a scoperte fondamentali, la cui applicazione alle competizioni potrebbe comportare sensibili benefici cronometrici.

Il team di ricerca è partito dall’analisi delle gare di Rio 2016, nelle quali la differenza tra l’Oro e l’Argento e l’esclusione dal podio è stata spesso una questione di secondi nelle diverse categorie:

 

  • Tandem maschile, inseguimento 4 km: il vantaggio del primo sul secondo in classifica è stato di 1.6 secondi e del terzo sul quarto di appena 0,9 secondi
  • Tandem maschile, 30 km a cronometro: il vantaggio dell’Oro sull’Argento è stato di 8,8 secondi
  • Tandem femminile, inseguimento 3 km: il vantaggio dell’Oro sull’Argento è stato di 3,5 secondi. Nelle qualificazioni solo 0,8 secondi separavano il terzo dal quinto classificato (terzo e quarto avrebbero avuto la possibilità di giocarsi una medaglia)
  • Tandem femminile, 30 km a cronometro: 0,8 secondi hanno fatto la differenza tra Argento e Bronzo
  • Handbike maschile, 20 km a cronometro: in alcuni casi la differenza tra primo e secondo classificato è stata di 2 secondi e di 10 secondi tra Argento e Bronzo, con una differenza di soli 0.9 secondi in una delle categorie in gara.

 

La ricerca ha prodotto quattro risultati che vanno in direzione totalmente opposta rispetto a quanto i paraciclisti e il loro entourage si sarebbero potuti aspettare:

 

  1. Il tipico allestimento da crono con idoneo manubrio per pilota e “passeggero” non garantisce la minima resistenza aerodinamica. Se il passeggero si tiene al reggisella del tandem il guadagno su una gara di 10 km è di 8.1 secondi.
  2. Il setup da gara più aerodinamico non è quello in cui i corpi di pilota e passeggero sono il più orizzontali possibile. Una posizione leggermente rialzata del pilota garantisce un vantaggio di 6.5 secondi sui 10 km.
  3. La combinazione di ruote più aerodinamica nelle handbike H1-H4 non è quella con le ruote posteriori lenticolari come comunemente accettato, ma quella con ruote posteriori a raggi poiché le ruote lenticolari causano la canalizzazione del flusso d’aria tra le due ruote creando un “risucchio” extra sul corpo dell’atleta. L’uso di ruote posteriori a raggi e della lenticolare anteriore garantisce un vantaggio di 16 secondi sui 10 km.
  4. Nella discesa con handbike gli atleti tendono ad adottare la cosiddetta posizione delle 6, con le mani nella posizione più bassa possibile e le braccia attaccate al corpo. La posizione delle 9, con le braccia più allungate, garantisce invece una resistenza del 3,4% inferiore che si traduce in un guadagno di 0.8 secondi su una discesa di 500 metri.

 

Eoghan Clifford nella sua doppia veste di ricercatore e campione paralimpico ha avvalorato questi risultati, che sono stati ulteriormente testati da diversi allenatori su atleti di alto livello.

“Questo è stato uno dei progetti più entusiasmanti e complessi su cui abbia mai lavorato. La quantità di lavoro sperimentale e di modellazione al computer non ha precedenti nel ciclismo paralimpico e in verità in molti sport. Il lavoro avrà un impatto fondamentale sul ciclismo paralimpico e costringerà team e ingegneri a ripensare l’approccio all’aerodinamica”, sostiene Eoghan Clifford del College of Engineering and Informatics (NUI Galway). “Il nostro lavoro permetterà inoltre ai migliori atleti paralimpici di beneficiare delle stesse esperienze e dei materiali disponibili agli altri atleti professionisti. In competizioni come i mondiali e le paralimpiadi, dove un decimo di secondo può decidere una medaglia, questo lavoro può significare moltissimo”.

“Mi piace lavorare nell’aerodinamica sportiva perché è un ambito che realmente sposta i confini della simulazione al computer e dei test in galleria del vento”, dichiara Bert Blocken della University of Technology di Eindhoven & KU Leuven. In molti ambiti dell’aerodinamica un’accuratezza del 5-10% è considerata sufficiente. Nello sport, invece, decimi o centesimi di punto percentuale possono essere decisivi. Il primo ambizioso progetto di ricerca sul ciclismo paralimpico ci fornisce spunti per ottenere importanti miglioramenti delle prestazioni”.

ANSYS, specialista nella simulazione in campo ingegneristico, è orgogliosa di poter aiutare il mondo dello sport a migliorare la sicurezza e le performance degli atleti grazie a una tecnologia normalmente usata nelle industrie automobilistica e aerospaziale”, commenta Thierry Marchal, Global Industry Director Sports & Healthcare di ANSY. Lo sport è una vetrina ideale per illustrare l’impatto della simulazione in tutti i settori”.

 “Voglio congratularmi con il team di ricerca per questo fantastico lavoro. I risultati modificheranno profondamente l’approccio di molti paraciclisti allo sport e il miglioramento delle performance ci permetterà di vivere competizioni ancora più esaltanti”, aggiunge Miriam Malone, CEO di Paralympics Ireland. Ancora più ci fa piacere che a ispirare il progetto sia stato un campione paralimpico e membro del board di Paralympics Ireland del calibro di Eoghan Clifford”.

 “Cycling Ireland ha ottenuto molti successi internazionali negli ultimi anni, sia in pista sia su strada”, afferma Neill Delahaye, National Performance Coach di Cycling Ireland. “Per competere con le migliori nazioni del mondo non bisogna mai smettere di fare ricerca e innovare. Da quel che abbiamo visto, questo lavoro potrà portare significativi vantaggi ai nostri atleti, dato che l’aerodinamica gioca un ruolo importantissimi nel ciclismo”.

 

 

Eoghan Clifford

Tra il 2014 e il 2017, Eoghan Clifford ha vinto 4 campionati mondiali di paraciclismo su strada e in pista (cronometro, corsa in linea e scratch) ed è attuale campione paralimpico a cronometro. Ha vinto due Bronzi mondiali e un Bronzo paralimpico nella specialità dell’inseguimento.  Nello stesso periodo ha, inoltre, vinto sei Ori, due Argenti e due Bronzi in Coppa del Mondo. Ha gareggiato a livello nazionale e internazionale (anche in gare UCI 2.2) con atleti normodotati per 15 anni.

Ha ottenuto un PhD in Ingegneria Ambientale e insegna Ingegneria Civile all’Università di Galway. È inoltre Research Fellow all’Athlone Institute of Technology. Le sue principali aree di interesse sono il trattamento delle acque e delle acque reflue, l’ingegneria dei trasporti e dello sport. Ha pubblicato 60 articoli su riviste internazionali peer reviewed ed è coautore di 4 brevetti nel campo del trattamento delle acque. Dal 2010 ha guidato come Principal Investigator o come Direttore Tecnico progetti di ricerca per un valore di 20 milioni di euro, finanziati con fondi nazionali, europei e aziendali. È presidente della commissione atleti del comitato paralimpico irlandese e membro del board dello stesso comitato.

 

Bert Blocken

Belga, con un PhD in Ingegneria Civile e Fisica delle Costruzioni ottenuto all’Università di Lovanio, è docente presso il Department of the Built Environment dell’Eindhoven University of Technology (TU/e) in Olanda e docente part-time presso il Dipartimento di Ingegneria Civile dell’Università di Lovanio.

Si occupa prevalentemente di fisica urbana, ingegneria eolica e aerodinamica nello sport. Ha pubblicato 170 articoli su riviste internazionali peer reviewed e ha sviluppato il primo corso MOOC del TU/e sulla piattaforma Coursera: Sports & Building Aerodynamics.

Secondo l’Academic Ranking of World Universities (Shanghai Ranking) & Elsevier 2016 è tra i 150 ricercatori più citati al mondo nei campi dell’ingegneria civile e delle scienze dell’ingegneria energetica e ambientale. È nell’elenco Highly Cited Researcher by Clarivate Analytics (Web of Science) 2018 per la produzione di articoli più citati che compaiono nel primo 1% in base alle citazioni per argomento e anno nella Web of Science Core Collection (https://hcr.clarivate.com/). Guida un team di 5 ricercatori senior e 28 studenti PhD.

Negli anni passati Bert Blocken e i suoi collaboratori hanno pubblicato articoli sui seguenti temi:

  • Vantaggi aerodinamici per un ciclista seguito da un secondo ciclista
  • Vantaggi aerodinamici per un ciclista in scia a un’auto
  • Vantaggi aerodinamici per un ciclista in scia a una moto
  • Quale posizione è aerodinamicamente superiore in discesa (analisi della posizione tenuta da Chris Froome nel Tour de France 2016, discesa dal Col de Peyresourde)
  • Interazioni aerodinamiche nel cronometro a squadre
  • Vantaggi aerodinamici della posizione ribassata nello sprint (es. Caleb Ewan)
  • Interazioni aerodinamiche nel gruppo

 

Tutti questi studi sono stati eseguiti con lo stesso metodo, utilizzando ANSYS CFD e test in galleria del vento e pubblicati sulle principali riviste scientifiche di settore.

Risorse aggiuntive

National University of Ireland Galway

National University of Ireland Galway was established in the heart of Galway City, on the west coast of Ireland, in 1845. Since then it has advanced knowledge teaching and learning, through research and innovation, and community engagement. Over 18,000 students study at National University of Ireland Galway, where 2,600 staff provide the very best in research-led education. With an extensive network of industry, community and academic collaborators around the world, National University of Ireland Galway researchers are tackling some of the most pressing issues of our times. Internationally renowned Research Institutes and Centers based here include The Ryan Institute for Environment, Marine and Energy, CÚRAM Centre for Research in Medical Devices, Insight Centre for Data Analytics, Whitaker Institute for Innovation and Societal Change, and the Moore Institute, Institute for Life course and Society. National University of Ireland Galway has been listed as one of the most beautiful universities in Europe according to Business Insider. For more information visit www.nuigalway.ie or view all National University of Ireland Galway news here.

*The University’s official title is National University of Ireland Galway. Please note that the only official abbreviation is NUI Galway. 

 

Eindhoven University of Technology

Eindhoven University of Technology (TU/e) in the Netherlands (www.tue.nl) is a research university specializing in engineering science & technology. Our education, research and knowledge valorization contribute to science for society (solving the major societal issues and boosting prosperity and welfare), science for industry (the development of technological innovation in cooperation with industry) and science for science (progress in engineering sciences through excellence in key research cores and innovation in education). The research group Urban Physics, Wind Engineering & Sports Aerodynamics led by Professor Bert Blocken of the Department of the Built Environment focuses on numerical simulation with Computational Fluid Dynamics (CFD), wind-tunnel testing and field measurements for fundamental and applied research in building and city aerodynamics and sports aerodynamics. Visit http://www.urbanphysics.net for more information.

 

About KU Leuven

KU Leuven in Belgium (www.kuleuven.be) is dedicated to education and research in nearly all fields. Its fifteen faculties offer education, while research activities are organized by the departments and research groups. These faculties and departments, in turn, are clustered into three groups: Humanities and Social Sciences, Science, Engineering and Technology (SET), and Biomedical Sciences. Each of these groups has a doctoral school for its doctoral training programmes. KU Leuven boasts fourteen campuses, spread across 10 cities in Flanders. The research group Computational Fluid Dynamics for the Built Environment led by Professor Bert Blocken of the Department of Civil Engineering focuses on numerical simulation with Computational Fluid Dynamics (CFD), wind-tunnel testing and field measurements for fundamental and applied research in sports, buildings and city aerodynamics. Visit www.urbanphysics.net for more information.

 

ANSYS

Se hai mai visto il lancio di un razzo, preso un aereo, guidato un auto, attraversato un ponte, utilizzato un computer, un dispositivo mobile o una tecnologia indossabile, è probabile che tu abbia usato un prodotto per il cui sviluppo il software ANSYS ha giocato un ruolo cruciale. ANSYS (NASDAQ: ANSS) è leader globale nella simulazione ingegneristica. Attraverso la propria strategia di Pervasive Engineering Simulation, ANSYS supporta le aziende più innovative del mondo nell’offrire ai propri clienti prodotti radicalmente migliori. Grazie a un ampio portafoglio di software di simulazione ingegneristica, l’azienda aiuta a risolvere le più complesse sfide di progettazione per realizzare prodotti il cui unico limite è rappresentato dalla fantasia. Fondata nel 1970, ANSYS ha sede a Pittsburgh in Pennsylvania. Ulteriori informazioni su www.ansys.com.

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Massimo Uccelli
Fondatore e admin. Appassionato di comunicazione e brand reputation. Con Consulenze Leali mi occupo dei piccoli e grandi problemi quotidiani delle PMI.
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