高尔夫球的秘密-Abaqus撞击试验仿真；揭秘球体分层和凹凸表面背后的湍流

高尔夫球的设计环节会有样品撞击测试，以便了解产品在冲击作用下的响应。

高尔夫球的球体一般会有2~5层，分别采用不同材料，利用球体结构的刚度分布，来影响球的操控性。根据网上搜到的试验数据与材料参数，使用Abaqus对试验中的3层球进行撞击响应建模分析。球体按层切分，并赋予指定材料的截面属性。

通过Abaqus/Explicit分析的高尔夫球撞击过程、球体的应力以及速度云图如下：

对于球体在球杆打击作用下的响应（速度与旋转速率），在设计环节也会进行大量的计算分析，通常会计算球杆不同表面特征（U型开槽、V型开槽）下的出球响应。

如下图所示，设计部门在仿真前期会做一些基于试验参数的对标工作，以矫正仿真分析时高应变率条件下的材料本构模型参数。

在参数修正的基础上，再进行仿真计算，以更准确地对高尔夫球的动态响应进行预测，从而指导产品设计，缩短研发周期。对标后的仿真基本上可以做到和高速摄影同步。

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现在再来谈谈，球面上的凹槽怎么回事。上面提到高尔夫球的出球响应中，有个变量是旋转速率，原来，球在飞行的过程中，不同旋转速率下，由于凹凸的气动外形，导致球体产生气动阻力、升力是完全不一样的，这也就决定了高尔夫球的运动轨迹。

对于高速飞行的高尔夫球，凹凸的表面会导致湍流，影响球体受力，下面这个视频是Youtube上ID为CFD Support的团队通过OpenFOAM计算的不同旋转速率条件下高尔夫球的升力和阻力系数。有没有旋转，差别还是挺显著的，所以球杆的击球面要开槽，这样在出球时，球才会更容易转起来。

高尔夫球CFD

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