8月17日，***游泳比賽項(xiàng)目在“水立方”落下帷幕，9天內(nèi)，我們見證了19項(xiàng)新的世界紀(jì)錄和7項(xiàng)新的奧運(yùn)會(huì)紀(jì)錄的誕生，見證了泳壇巨星菲爾普斯身著“鯊魚皮”泳衣勇奪8金的奧運(yùn)傳奇……
“鯊魚皮”在水立方掀起的奪金狂潮，讓這款泳衣在國(guó)人心中愈加神秘。其實(shí)早在7月15日，“鯊魚皮四代”泳衣就曾在國(guó)內(nèi)第一次公開亮相，據(jù)SPEEDO公司市場(chǎng)部相關(guān)人士介紹，在SPEEDO與比雅全球（PERA Global）集團(tuán)子公司安世亞太聯(lián)合舉行的“仿真奧運(yùn)?先睹為快”的活動(dòng)上，SPEEDO公司不但第一次現(xiàn)場(chǎng)展示了“鯊魚皮”泳衣，還一起揭開了“鯊魚皮”泳衣背后的神秘技術(shù)——CAE仿真技術(shù)，讓我們了解了CAE技術(shù)是如何鑄就“鯊魚皮”的神奇。

CAE技術(shù)鑄就“鯊魚皮”

奧運(yùn)競(jìng)技場(chǎng)上的勝負(fù)或許只在0.01秒的差距，而這個(gè)差距足以改寫奧林匹克歷史。CAE仿真技術(shù)恰恰可以幫助設(shè)計(jì)者創(chuàng)造奇跡。我們知道水的阻力是運(yùn)動(dòng)員提高游泳速度的最大障礙，它的流動(dòng)方式是決定泳速的關(guān)鍵因素，因此降低水的阻力自然成為幫助游泳運(yùn)動(dòng)員提高成績(jī)的最有效途徑，它同時(shí)也是最具難度的一項(xiàng)工作。而應(yīng)用CAE仿真技術(shù)的“鯊魚皮”泳衣卻令人難以置信地比普通Lycra泳衣的阻力低38%！在游泳比賽中那看上去哪怕是0.01秒的突破都難以企及的情況下，38%將意味著什么？

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CAE技術(shù)分析“鯊魚皮”泳衣性能

CAE技術(shù)恰好可以幫助研究人員獲取關(guān)于泳衣表面和形體阻力的理想方案。運(yùn)動(dòng)員要求理想的泳衣實(shí)現(xiàn)水中運(yùn)動(dòng)過程盡可能平滑和不受到干擾，因此經(jīng)CAE軟件FLUENT數(shù)值分析，研究人員能夠得到泳衣各部位的阻力特性，并在高阻力區(qū)域布置Lzr Panels（低磨擦材料），從而使運(yùn)動(dòng)員在水中盡可能地產(chǎn)生減少阻力的流體動(dòng)力。在泳衣的設(shè)計(jì)過程中，為了能夠在泳衣中找到合適的部位放置Lzr Panels（低磨擦材料），研究人員對(duì)400多位運(yùn)動(dòng)員和頂尖游泳健兒進(jìn)行了連續(xù)掃描分析，運(yùn)動(dòng)員都采用了手在頭上部的滑行姿勢(shì)。因?yàn)橛斡颈荣愔校?0%的賽程使用的會(huì)是這種姿勢(shì)，通過降低該姿勢(shì)下的阻力來提高泳衣的整體性能。隨后，研究人員使用FLUENT軟件分析的仿真數(shù)據(jù)，精確定位運(yùn)動(dòng)員在水中身體的高磨擦區(qū)，通過CAE技術(shù)尋找游泳運(yùn)動(dòng)員在水中身體最大阻力的位置，然后在該部位采用低磨擦材料進(jìn)行設(shè)計(jì)。

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CAE技術(shù)分析運(yùn)動(dòng)員最大阻力位置

當(dāng)應(yīng)用CAE技術(shù)的時(shí)候，計(jì)算機(jī)能夠預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)員身體周圍每處水的速度、應(yīng)力以及壓力。阻力高的區(qū)域用紅色顯示，以此表明泳衣上哪些部分需要進(jìn)行改進(jìn)。例如，從上圖可以明顯看到胸部的阻力比較大，在這些高阻力的區(qū)域就可以安置Lzr Panels（低磨擦材料）。此外，CAE技術(shù)還可以幫助研究人員考察更多的極端情況。例如，運(yùn)用CAE技術(shù)，可以針對(duì)不同人的體型與身高執(zhí)行不同的泳衣設(shè)計(jì)方案。由于運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)水平、體型特征等條件都各不相同，所以也只有量身定制的“鯊魚皮”才能使他們的技術(shù)水平發(fā)揮到極致。

然而，使用CAE來設(shè)計(jì)泳衣的難度遠(yuǎn)超過使用它來設(shè)計(jì)其他產(chǎn)品。因?yàn)檠芯咳藛T不僅需要考慮空氣和流體動(dòng)力學(xué)，還要考慮身體周圍水泡的流動(dòng)，考慮肌肉運(yùn)動(dòng)和呼吸等生物功能?！磅忯~皮”第一次使這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于泳衣設(shè)計(jì)并獲得了巨大的成功，成為當(dāng)之無愧的最高科技的結(jié)晶，同時(shí)也向人們揭示了CAE技術(shù)的神秘力量。

CAE技術(shù)并不神秘

其實(shí)，CAE技術(shù)本身并不神秘，它早已悄然融入到了科技奧運(yùn)之中。作為全世界科技含量最高的建筑之一，“鳥巢”是中國(guó)人的驕傲，它是設(shè)計(jì)師解決了一系列建筑設(shè)計(jì)和構(gòu)筑難題之后的結(jié)晶。每一根鋼梁放在哪里，如何連接，角度怎樣，還要保證整體設(shè)計(jì)的美觀，保證身處其中的觀眾的舒適性，保證8級(jí)地震的抗震需要……，CAE仿真技術(shù)能夠最方便最完美地預(yù)見和解決設(shè)計(jì)與建造中的問題。除了鳥巢、水立方和其他一些場(chǎng)館設(shè)計(jì)和建筑需要CAE技術(shù)支持以外，在運(yùn)動(dòng)器材方面，大到自行車、帆船的設(shè)計(jì)，小到高爾夫球桿、運(yùn)動(dòng)鞋的設(shè)計(jì)，只要與快速運(yùn)動(dòng)有關(guān)的，CAE技術(shù)都可以通過精確的分析告訴你怎樣的設(shè)計(jì)可以達(dá)到理想運(yùn)動(dòng)效果。

同樣，CAE技術(shù)也已經(jīng)滲透進(jìn)我們生產(chǎn)、生活的方方面面。作為高科技精髓的CAE技術(shù)，其中文含義是“計(jì)算機(jī)輔助工程”，用計(jì)算機(jī)輔助求解復(fù)雜工程問題和優(yōu)化產(chǎn)品性能的數(shù)值分析方法，通俗的解釋就是為工程設(shè)計(jì)提供一個(gè)仿真模擬平臺(tái)。比如汽車、飛機(jī)、輪船、醫(yī)療設(shè)備、建筑、消費(fèi)類電子等復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中，都離不開CAE技術(shù)，通過CAE技術(shù)可以縮短產(chǎn)品的上世時(shí)間、節(jié)約成本、提升產(chǎn)品性能。

而對(duì)中國(guó)制造業(yè)而言，CAE技術(shù)是實(shí)現(xiàn)從做出產(chǎn)品到做好產(chǎn)品，從“中國(guó)制造”到“中國(guó)創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)變過程的核心技術(shù)和方法。2008是中國(guó)制造極為艱難的一年，“中國(guó)制造”仰仗的價(jià)格優(yōu)勢(shì)迅速喪失，吞噬著中國(guó)制造業(yè)的生存空間。我國(guó)制造業(yè)經(jīng)過60余年的發(fā)展，到了現(xiàn)階段，作為基礎(chǔ)工業(yè)的制造業(yè)再要想引進(jìn)國(guó)外新技術(shù)，甚至進(jìn)口一些先進(jìn)的裝備已經(jīng)是難上加難，自主創(chuàng)新迫在眉睫。自主創(chuàng)新離不開信息化的支撐，有關(guān)專家表示，中國(guó)制造業(yè)信息化必須向著深化應(yīng)用、提高水平、支持精益研發(fā)的方向發(fā)展。正如原機(jī)械科學(xué)研究總院副院長(zhǎng)屈賢明所說，精益研發(fā)理念和安世亞太精益研發(fā)解決方案的出世恰逢其時(shí)。而精益研發(fā)解決方案的誕生，將成為制造業(yè)信息化發(fā)展的一個(gè)嶄新的里程碑。CAE技術(shù)作為精益研發(fā)不可或缺的三大核心技術(shù)之一，也將會(huì)給中國(guó)制造業(yè)信息化注入更多活力。

圣火點(diǎn)燃了CAE，而CAE照亮了奧運(yùn)?！磅忯~皮”奪走了多少人的目光？ “鳥巢”照亮了多少明星？這僅僅是開始，大飛機(jī)、神舟七號(hào)、月球車……，更多精彩正在來臨！