如果你是高尔夫球爱好者，亦或是高尔夫球杆设计师，那么你可能知道，杆面大且重心位置深的球杆，其惯性矩也大，因此误击的几率较小；而较小的杆面和几何结构能够减小阻力，加快挥杆速度，增大飞行距离。

而现在可以通过仿真软件设计新型球杆，根据其空气动力学特性，其不仅能够减小阻力，还有助于实现大杆面和深重心，从而在发生偏心击球时保持平稳，同时增加飞行距离。

CFD仿真设计原理

工程师们通过仿真软件来研发和优化杆头上的空气流动。

人在挥杆靠近球杆表面的地方时，会激起气流，促成湍流边界层的转换，从而延长了杆头后方分离区的形成时间。这样就能缩小湍流尾迹的大小，从而增大杆头后方的压力，并减小阻力。

他们首先将现有杆头设计模型导入仿真软件，然后自动生成由四面体单元和六面体单元组成的混合网格。为实现杆头和空气流之间的较高精度的边界层，首选六面体单元，因此，工程师围绕杆头添加了 1 0 个由六面体单元组成的膨胀层，从而准确地采集这些区域中的高速率梯度。在杆面外，每个膨胀层的厚度是相邻层的1.2倍。杆头相对于空气流的速度和迎角在下杆的过程中不断变化，因此，工程师研发出一系列具有不同速度和迎角的模型，来分别定义向下挥杆过程中球杆的每一段距离。

仿真可以从根本上解释气流流经之前的球杆模型时所发生的物理现象。气流在杆头的前缘分离，导致杆头后方形成较大的尾迹。这一洞察力信息让工程师有了新的思路。为杆头顶面添加脊状物是否会产生湍流，以延迟杆头后方的气流分离，从而减小尾迹区以及阻力的大小呢？就球杆的质量属性而言，小尺寸的脊状物只能产生轻微的影响。

工程师对CFD模型进行了修改，以添加脊状物，当再次进行仿真时，他们观察到阻力明显减小。该团队利用不同数量以及不同长度、宽度和相对于杆头不同角度的扰流器开展了一系列仿真。每个杆头设计均在CAD程序中创建，然后导出。工程师对这些模型在许多不同速度下的情况进行仿真，以评估每种设计如何影响不同水平的高尔夫球手的表现。他们最后收敛得到一种扰流器配置，该配置既能最大限度延迟气流的分离，又能提供最小的阻力。

测试验证仿真结果

工程师利用风洞设置，在与仿真时相同的角度和速度下对有扰流器和无扰流器的杆头进行测试。当球杆与空气流成直角时，工程师观察到与标准球杆相比，装有扰流器的球杆阻力从9N下降到6.7N，减少了25%。击球时标准球杆所承受的下压力略大于1.5N，而装有扰流器的球杆会承受大约为0.5N的升力。

击球后的球杆打击面压力

在风洞中使用烟雾流可以实现气流可视化。烟雾的照片显示，对于标准杆头而言，在没有扰流器的情况下，杆头的顶部前缘会发生气流层状分离。在装有扰流器的球杆头部，气流分离被显著延迟。物理测试中观测到的阻力减小和气流分离延迟与气流仿真的结果良好吻合。

示流线和球杆打击面压力分布

最后是用于高尔夫球手测试，以比较有扰流器和无扰流器的球杆的杆头速度。该测试显示平均杆头速度增加了大约1mph(英里/小时)，即从标准杆头的105mph增加到装有扰流器的杆头的106mph。球的速度与杆头速度的比值一般在1.3到1.5之间，这意味着球速增加量可以达到1.5mph。为G30和G系列球杆增加扰流器，使其不仅具有市场上最高的惯性矩，还能实现高水平的空气动力学效率。当Bubba Watson首次对装有扰流器的G30球杆进行测试时，他的杆头速度提高了2mph，球速提高了4mph，从而导致飞行距离增加了大约10码。Watson指出:“这项技术 帮助我不仅增加了开球距离，同时提高了球道上的准确度。”G30球杆在市场上取得了巨大成功，在2015年首次投放市场时，就连续八个月夺得销售冠军。

通过这种设计，能帮助顶级专业球手增加多达10码的开球距离，同时也可让普通高尔夫玩家收获较小但意义非凡的进步。