首先，我們假設(shè)對手打過來一個高拋球，到我們這邊與球拍撞擊時，羽毛球與垂直方向夾角30°，球速10m/s，球拍沿水平方向迅速打擊，給羽毛球一個瞬時沖量，這里的拍網(wǎng)采用帶預(yù)緊拉伸的truss單元來模擬。

邊界條件設(shè)置

通過Abaqus/Explicit仿真計算得到羽毛球在拍子擊打的瞬間，它的動態(tài)變形與運動狀態(tài)如下圖所示。

羽毛球受到球拍打擊的瞬間

我們還可以獲得羽毛球的速度曲線與其離拍之后的運動姿態(tài)，可以看到羽毛球在離拍的瞬間獲得60m/s的初始速度。

羽毛球上某測點速度曲線

你應(yīng)該已經(jīng)注意到了，上面的仿真結(jié)果中，羽毛球并沒有調(diào)頭?。渴堑模覀兒雎粤艘粋€極其重要的因素：空氣阻力。

由于打擊過程考慮了羽毛球的變形，再考慮流固耦合的話，計算耗時巨大，我們就單純的分析羽毛球姿態(tài)變化而言，合理地簡化一下這個過程：

a. 假設(shè)羽毛球從接觸到離開網(wǎng)拍的過程中（1ms左右），空氣對羽毛球的離拍速度影響可以忽略不計；

b. 假設(shè)離拍后空氣和羽毛球的相互作用過程中，空氣阻力致使羽毛球的變形是極小的，并且對于姿態(tài)分析是無關(guān)緊要的。

拋去這些次要因素，再通過流固耦合方法來分析羽毛球的姿態(tài)變化就簡單多了，在這個分析過程里，羽毛球考慮為剛體，剛體上的拉格朗日網(wǎng)格與空氣域的歐拉網(wǎng)格進(jìn)行相互接觸。我們以前面的仿真為基礎(chǔ)，取離拍的瞬間，球頭豎直向下、初始速度60m/s，方向水平作為流固耦合分析時羽毛球的初始狀態(tài)。

注意，為了節(jié)省計算時間，這里僅對羽毛球可能劃過的區(qū)域進(jìn)行空氣域建模，歐拉邊界離相互作用區(qū)域比較近，針對這個問題而言，要對所有面設(shè)置無反射邊界條件。

羽毛球姿態(tài)變化的CEL分析

通過Abaqus/Explicit計算可以得到羽毛球的姿態(tài)在空氣阻力作用下，調(diào)整為指向球頭的狀態(tài)。

羽毛球在空氣中的運動

并且，羽毛球的速度在80ms內(nèi)降到了20m/s，這個過程中它向前運動了2.3m左右，這樣看起來就比較正常了，在后面的運動過程中，它還會持續(xù)受到空氣阻力的作用，繼續(xù)減速，最終獲得穩(wěn)定的下落速度（理想空間內(nèi)，不受其他阻礙的狀態(tài)下）。

羽毛球劃過的流場（剖面）

Abaqus算得羽毛球的姿態(tài)變化過程

這個調(diào)頭動作得益于羽毛球的形狀與質(zhì)量分布特點，也即是其壓心與質(zhì)心的位置關(guān)系能夠很好地滿足靜穩(wěn)定飛行要求。