“最热”东奥 | CFD告诉您运动员正在面临的酷暑威胁
备受关注的东京奥运会在高温高湿环境下召开，不少运动员们称自己的发挥受到了严重的影响，多名运动员也因此申请调整比赛时间。
东京 7 月下旬和 8 月初的平均气温高于1984 年以来所有奥运会主办城市的气温，东京上一次举办奥运会是在 1964 年，由于对高温的类似担忧，官员们将奥运会推迟到 10 月，“中暑”是参与者面临与天气相关的最大威胁，长时间暴露在几乎没有风的高温和潮湿环境中，可能导致全身疲惫、昏厥，甚至癫痫发作。Hexagon | MSC Software公司的CFD工程师模拟了炎热、潮湿环境对参加 10,000 米比赛的男运动员的影响，尽管比赛是在日落之后进行，但模拟结果显示运动员仍然面临着艰苦的挑战。这是一项显示东京体育场高温和潮湿影响的全新模拟，突出展示了在有记录以来最热的奥运会上，运动员们濒临中暑、脱水和精疲力竭的危险状况。 模拟显示，即使在 27 摄氏度（80.6 华氏度）和 70% 湿度的平均条件下，10,000 米跑者（在体育场内进行的最长的田径比赛）的核心温度也可能超过 39 摄氏度（39.07 或 102.3 华氏度）。医学研究表明：体温高于 38 摄氏度（100.4 华氏度）的温度被认为是发烧。人类需要将核心温度保持在 35 到 39 度（95 到 102.2 华氏度）之间，才能使生理功能反应发挥到最佳状态。而暴露于 32.2 摄氏度（90 华氏度）以上的“体感”温度（即个人对温度的感觉）有中暑、热痉挛和中暑的风险。 为了展示在温度变化只有几度的情况下，对运动员身体有多么不利的影响，工程师模拟了两种不同的场景：可忽略不计的风速、32 摄氏度的气温和 90% 的湿度。
可忽略不计的风速、27 摄氏度的气温和 70% 的湿度。
如果气温上升至32°（仅比平均值高 5 度），则人体核心温度将上升至 39.77 摄氏度（103.6 华氏度），皮肤温度将上升至 37 摄氏度（98.6 华氏度）。此外，在较热的两种情况下，运动员的头部核心温度可能达到 40 多度（104 华氏度），而即使在平均条件下，头部核心温度也可能达到 39.2 摄氏度（102.6 华氏度）。在所有器官中，大脑是最容易受到热量影响的器官之一，热量会改变微妙的神经活动模式，导致神经元死亡和癫痫发作。大腿和骨盆（均为 40.7 摄氏度或 105.3 华氏度）等身体的其他区域，如果气温超过平均水平，则显示出对核心温度特别高的影响。湿度也是影响运动员表现和健康的重要因素。东京 7 月的平均湿度为 70%，但如果湿度升至 90%，运动员将平均出汗 810 毫升（约 1.5 品脱），而在大约 30 分钟的比赛期间，则为 630 毫升（约 1.3 品脱）。虽然汗液通过在皮肤上蒸发来帮助身体降温，但在空气已经携带大量水分的潮湿环境里，我们的身体会失去大部分蒸发的冷却效果，因此在这些条件下对运动员的影响会加剧。同时，脱水会加速全身温度的升高，进一步夸大其影响。该模拟的重点是 10,000 米—— 这是在体育场内进行的最长的田径比赛，但研究结果洞悉了所有运动员在奥运会上所面临的艰苦条件，尤其是那些参加高耐力赛事的运动员，以及那些在炎热中午比赛的运动员，环境温度很可能达到 30 摄氏度（87.8 华氏度）以上。气候变化已被强调为东京气温上升的关键因素，自 1900 年以来，东京平均气温上升了 2.9 摄氏度，是全球平均上升速度的三倍多。为了创建这些模拟，工程师使用了计算流体动力学 (CFD)——模拟热/流体现象。Hexagon | MSC Software 的 Cradle CFD 软件利用非结构化网格来准确表示复杂的几何形状。该软件通常用于设计空调系统、了解驾驶员的舒适度，甚至设计更高效的滚筒式干衣机。模拟条件包括风速和湿度、运动员超过 30 分钟（比赛持续时间）产生的热量以及跑步运动产生的气流。使用 JOS-2 人体热舒适性模型（JOS 模型）开发人员分析运动员的身体热舒适度
