Windtunnel TU/e hielp bij doorbreken barrière van 2 uur bij marathon

12 oktober 2019

Omgekeerde V-formatie voor 'hazen' geeft 85 % reductie in luchtweerstand

Opstelling van lopers in de windtunnel van de TU Eindhoven. Eliud Kipchoge is uitgebeeld als de gele loper, de oranje lopers zijn de hazen. Foto: Bart van Overbeeke

De Keniaanse atleet Eliud Kipchoge heeft vandaag als eerste persoon tijdens de zogheten INEOS 1:59 Challenge ooit een marathon voltooid binnen twee uur. De Olympisch kampioen en wereldrecordhouder op de marathon liet de klok stoppen na 1 uur, 59 minuten en 40 seconden. De recordpoging werd gedaan onder zo optimaal mogelijke omstandigheden. Eén onderdeel hiervan was de bijzondere opstelling van lopers die Kipchoge omringden om de luchtweerstand maximaal te verlagen. Deze formatie kwam mede tot stand dankzij windtunneltesten en computersimulaties door hoogleraar Bert Blocken van de TU Eindhoven en de KU Leuven. 

Nooit eerder slaagde een mens erin om een marathon onder de twee uur te lopen. Kipchoge probeerde het al eens in mei 2017 op het Formule 1-circuit van Monza in Italië. Zijn tijd van 2 uur en 25 seconden was indrukwekkend, maar nog nét boven de magische grens. Vandaag op de Prater Hauptallee in Wenen was hij wel succesvol, mede dankzij uitgebreid aerodynamisch onderzoek aan de TU Eindhoven.

In het langeafstandslopen speelt aerodynamica een belangrijke rol. De zogenoemde hazen doen niet alleen dienst als tempomakers, maar zetten ook de favorieten uit de wind. Zo kan één haas de luchtweerstand van de tweede loper reduceren met vijftig procent. De formatie waarin deze hazen lopen, bepaalt de totaal te behalen reductie in de luchtweerstand.

Honderd formaties geanalyseerd

Bij de vorige recordpoging in Monza liepen de hazen in een driehoek voor de atleet, waardoor de luchtweerstand naar schatting met zeventig procent werd gereduceerd. Om de luchtweerstand nog verder te reduceren, werden meer dan honderd formaties geanalyseerd met computersimulaties door aerodynamicaspecialist Robby Ketchell van AvantCourse (USA) en later door TU/e-onderzoeker Bert Blocken. De meest optimale formaties uit die analyse werden vervolgens getest in de windtunnel van de TU Eindhoven.

Tegen ieders verwachting bleek de formatie van een omgekeerde V, met 7 hazen vóór de atleet en drie hazen achter hem, voorgesteld door Robby Ketchell, de meest optimale variant. Daarmee reduceerde de luchtweerstand van Kipoche op papier met 85 procent ten opzichte van een loper zonder hazen. Blocken: “Twee sets van onafhankelijk uitgevoerde computersimulaties en de windtunneltesten wezen allemaal eenduidig deze formatie als beste aan. Dat was nodig om de lopers te overtuigen van deze opstelling.”

Op deze vergelijking is goed te zien hoe tijdens de recordpoging de omgekeerde V uit de windtunnel in de praktijk werd gebracht. Foto links: Bart van Overbeeke

Tegen-intuïtief

De formatie lijkt misschien tegen-intuïtief, maar volgens Blocken is de verklaring logisch. “De hazen krijgen namelijk een grotere luchtweerstand te verduren door de stromingsweerstand van de trechter. Terwijl de atleet Kipchoge hierdoor juist uit de wind wordt gehouden. In het wielrennen neemt de kop van het peloton typisch een driehoekige formatie aan. Dit is een goede formatie wanneer men de luchtweerstand van iedereen in de groep wil reduceren. Maar voor dit marathonrecord, gaat het enkel om het minimaliseren van de luchtweerstand van Eliud Kipchoge, niet van de hazen. Dan is deze omgekeerde V superieur. ”

Naast de formatie van de hazen, keken de onderzoekers ook naar de afstand tussen de hazen onderling en tussen de hazen en de atleet. Ook het effect van een fietser naast de atleet, die hem voedsel en drinken moet aanreiken, is in de windtunnel getest, evenals het effect van een auto die voor de hazen rijdt met een grote klok met looptijden.

Dit project, onderdeel van de INEOS 1:59 Challenge, werd uitgevoerd in opdracht van INEOS en in samenwerking met Robby Ketchell (AvantCourse), Team INEOS en Global Sports Communication. De windtunneltesten werden uitgevoerd in de windtunnel van de TU Eindhoven. De computersimulaties van de TU Eindhoven en KU Leuven werden uitgevoerd met ANSYS Fluent CFD software.

Mediacontact

Hilde de Laat
(Science Information Officer)