Badminton vindt zijn oorsprong meer dan een millennium, maar de moderne versie van het racketspel ontstond eind 19e eeuw in Engeland. Tegenwoordig is het na voetbal de populairste sport ter wereld, met naar schatting 220 miljoen mensen die graag spelen. De afgelopen dertig jaar is badminton een competitieve Olympische sport geweest, en met 'bird'-snelheden van meer dan 480 kilometer per uur bij 'smash'-shots is het zeker een opwindende kijksport.

Shuttles, ook wel birdies of vogels genoemd, worden traditioneel gemaakt van eendenveren, maar nylon shuttles worden op grotere schaal gebruikt vanwege hun superieure duurzaamheid. Hun vlieggedrag is echter heel anders dan dat van traditionele verenvogels.

In Fysica van vloeistoffen een drietal wetenschappers in India onderzocht de aerodynamische prestaties van nylon shuttles bij verschillende vliegsnelheden. Door middel van computationele analyses op basis van tweerichtingsvloeistof-structuurinteracties koppelde het team vergelijkingen die de luchtstroom regelen met vergelijkingen die de rokvervorming van een shuttle tijdens de vlucht bepalen. Het artikel is getiteld "Computationele analyse van de vloeistof-structuurinteracties van een synthetische badmintonshuttle."

"We hebben de stroming bestudeerd door de aerodynamische krachten op de shuttle te onderzoeken, evenals de vervormingen ervan bij elke vliegsnelheid", zegt auteur Sanjay Mittal. "De druk op de rok zorgt ervoor dat deze naar binnen vervormt en deze vervorming neemt toe met de snelheid."

Het team identificeerde vier verschillende regimes van vervorming. Bij snelheden van minder dan 40 meter per seconde (89 mph) behoudt de rok zijn cirkelvorm ondanks vervorming in de dwarsdoorsnede; bij hogere snelheden knikt het en vervormt het tot een vierkant voordat het vervolgens radiaal trilt. Uiteindelijk ondergaat het een laagfrequente, golfachtige omtreksvervorming.

"Het dwarsdoorsnedeoppervlak van de shuttle neemt af met de snelheid, waardoor de luchtstroom door de shuttle afneemt", zegt Mittal. "De vortexstructuren die zich in de shuttle vormen, worden zwakker als deze vervormt. Als gevolg van deze effecten biedt de vervormde shuttle een veel lagere luchtweerstand vergeleken met zijn stijve tegenhanger."

De computationele resultaten van het onderzoek bevestigen experimentele metingen en verklaren de fenomenologie van waarom een ​​shuttle met eendenveren niet zo veel vervormt als een nylon shuttle - en waarom de vlucht van elk met hoge snelheid heel anders is. Vanuit het perspectief van een speler aan de ontvangende kant van een smashshot is de nylon shuttle, die sneller beweegt, moeilijker terug te slaan.

Uiteindelijk kan het onderzoek een nieuwe boog in de geschiedenis van de geliefde sport betekenen.

"Onze studie opent de mogelijkheid voor verbeterde ontwerpen die de nylon shuttle structureel stijver maken, zodat deze de aerodynamische prestaties van veren shuttles beter nabootst", aldus Mittal. "Dit zou letterlijk een gamechanger kunnen zijn."

Meer informatie: Computationele analyse van de vloeistof-structuurinteracties van een synthetische badmintonshuttle, Physics of Fluids (2024). DOI:10.1063/5.0182411

Journaalinformatie: Fysica van vloeistoffen

Aangeboden door American Institute of Physics