高尔夫球原理应用压力差原理

陈诚

自行车配件使用坑洞般的表面设计

各位读者都看过高尔夫球那种坑坑洞洞的表面，你知道为什么会做这样的设计吗？

高尔夫球表面

让我们简单看一下这所谓的「压力差原理」：

高尔夫球的形状是空气动力学研究的成果之一。这与球体线流（即线球体的流动）的湍流转捩及分离流现象有关。光滑球体绕流时，湍流转捩发生的晚，与湍流对应的规则流动称为层流。

而层流边界层较易发生流动分离现象（即流线离开球的表面），造成球体背后较大的死水区，产生很大的阻力（形阻），使高尔夫球飞行的距离很小。而球体表面有凹痕时，凹痕促使湍流转捩发生，湍流边界层不易发生流动分离现象，从而使球体背后的死水区小，减少了阻力，使高尔夫球飞行的距离增大。湍流的摩阻比层流要大，但与形阻相比，起得作用很小，总的阻力还是变小了。

高尔夫球表面的小突起，也能起到促使分离的作用，但突起对流动的干扰有些难以控制，造成一些侧向力（也可以叫升力）。

--取自富臣高尔夫学院

看完这段你看出了什么吗？

高尔夫球层流边界层与流动分离现象

在自行车的空气动力研究上，目前看得到的大多都是改变切面形状，达到降低尾流区、减少阻力。而自行车与高尔夫球最大的不同就是，高尔夫球击出后是会旋转的，而旋转的方向就决定了球体的升力大小（或者侧旋）。自行车并不会旋转，所以这个部分只会考虑到气流通过材质表面的层流边界层、流动分离现象与尾端尾流区。

在自行车上我们曾经在什么地方看到过这样的坑洞设计呢？

©ZIPP

可以看得到ZIPP轮组表面上有浅浅的坑洞设计，这也是大多数人看过的自行车类产品使用这项原理。但你知道吗？在整部自行车与人体的风阻系数比例，有一个东西的风阻系数大于轮组，那就是「水壶」。

坑洞设计瓶身

这里就不探讨深入的科学计算，像是多快的速度才足够产生具有影响阻力的真空区，单就这样的表面设计你是不是也觉得可以降低一点风阻呢，无论如何这也算是一个新颖的设计。除了有趣的外观设计以外，当然实用性上面也更好用，加大出水口的设计让你可以一次喝更多，而且内部也有挡水设计，就算倒着拿也不会漏水，也是很实用的巧思。

加大出水口设计

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