Perte aérodynamique VM ouvert dessous

http://www.aircraftspruce.com/catalog/appages/airinletkits.php
http://www.wicksaircraft.com/catalog/product_cat.php/subid=12/index.html

Et le VM en question:
http://www.wisil.recumbents.com/wisil/nacaduct/naca-duct.htm

merci CP

...de toutes les facons il faut une entree d'air pour le moteur

Désolé si ce n'est pas le sujet le plus adéquate mais c'est ici que j'ai trouvé les réponses les plus proches.

Considérant qu'il y a forcément des entrées d'air, simples trous, fuites ou NACA, ne serait-ce que pour respirer (en dehors des systèmes masques/tuyaux de record), faut-il vraiment prévoir une évacuation de cet air entrant (hormis pour "aérer", diminuer l'hygrométrie et l'éventuelle odeur de sueur) à l'arrière du carénage?
Je précise: beaucoup de vélos carénés, que ce soient les semi carénés comme le razzfazz de Hans wessels ou les vélomobiles, ont des trous plus ou moins gros et nombreux à l'arrière (cf "trous dans la queue" effrayant Magnum) pour évacuer l'air entrant dans la carénage, afin d'instinctivement éviter un effet parachute. Or la portance du parachute n'est à mon avis (j'ai arrêté la physique en term donc connaissances limitées mais j'adorais ça) pas due à l'air qui s'accumule dans le parachute mais à la dépression qui se crée au dessus du fait de l'accélération de l'air autour de son profil, l'air à l'intérieur est donc plus ou moins inerte sauf pour ceux qui font un trou dedans pour descendre plus vite. Ainsi, l'air entrant plus ou moins volontairement dans le carénage créée probablement une surpression à l'intérieur de l'habitacle qui limiterait les entrées d'air? J'ai lu plus haut que cette surpression crée aussi des turbulences à ses entrées (les trappes des pieds dans ce post), ce qui ne doit pas être le cas pour un NACA?
Et surtout, si on attrape le problème par la queue (le pauvre), le fait de prévoir l'évacuation de cet air par l'arrière ne crée-t-il pas un effet venturi qui aspire davantage l'air par les trous et fuites (en particulier les entrées par la roue arrière sur les semi carénés) ce qui peut-être avantageux pour la ventilation en VM mais mauvais pour l'aéro? J'ai lu aussi que la turbulence générée par la queue tronquée des quests permettrait de recoller les flux imparfaits sur nos machines, c'est un concept qui me laisse songeur mais peut-être surtout parce que je n'ai pas compris. Du coup la turbulence de l'effet venturi liée au trous dans la queue a-t-elle un effet positif, négatif ou neutre?

Je suis pas expert en aérodynamique mais bon je me lance :

- Pour la prise d'air style "NACA" elle est plus ou moins neutre dans le sens ou l'entrée de l'air n'est pas forcé .

- Pour ceux qui est des trous a l’arrière ils évitent la surpression mais assurent surtout l’écoulement de l'air entré par en force comme les trous pour l'éclairage pour un VM .

D'une manière générale tout ce qui entre doit pouvoir sortir .

Le Velox 3 a une prise d'air à l'avant est-ce que quelqu'un sait où s'écoule l'air? L'équipe de Delft doit avoir passé beaucoup de temps à déterminer la place la plus optimale pour évacuer l'air de la cabine.

Quelle que soit la prise d'air... l'air ne rentre que s'il peut sortir !   C'est donc la section de sortie qui calibre le débit d'air.

Pour la sortie d'air, afin de minimiser la trainée, il y a intérêt de la placer là où le flux d'air sortant ne va pas décoller l'écoulement autour de la carène. D'où l'avantage de la placer à l'arrière, là où justement tous les filets d'air sont obligés de se décoller de la carène.
Si on veut augmenter autant que possible le débit d'air, il faut alors viser une zone en dépression sur la carène (exemple: extrados pour un profil d'aile, turtle deck derrière la canopy) On se rapproche en ce cas de "l'effet venturi" évoqué plus haut sur ce fil.

Pour l'entrée d'air, la trainée est minimisée si on ne perturbe pas l'écoulement, d'où l'avantage du "point d'arrêt", là où les "filets d'air" se séparent de toute façon, pour contourner la carène (le bout du nez du VM).  
On a en prime l'avantage de la pression dynamique (l'effet de pression liée à la vitesse du VM) pour augmenter le débit (autant que peut l'admettre la perte de charge de l'écoulement dans le VM et le trou d'évacuation)
Sinon la prise NACA a l'avantage de minimiser la perturbation de l'écoulement.

Dans tous les cas, le débit d'air qui traverse le VM, crée une force de trainée antagoniste à l'avancement (comparable à la trainée de refroidissement d'un avion)

Bref tout ceci concerne surtout les Velox et Varna qui visent un record de vitesse, alors que le VM lambda se demande lui comment se ventiler en montée, lorsque sa vitesse chute à moins de 10 km/h...

Edit : une règle simple "de plombier", mais parfois oubliée = l'écoulement ne peut se faire que si la pression à l'entrée est supérieure à la sortie.

PatsyGarett a écrit:

Bref tout ceci concerne surtout les Velox et Varna qui visent un record de vitesse, alors que le VM lambda se demande lui comment se ventiler en montée, lorsque sa vitesse chute à moins de 10 km/h...

Je ne suis pas d'accord avec ceci. Le vélomobiliste qui roule en été doit faire entrer l'air dans l'habitacle et doit se refroidir non seulement à 10km/h en montée mais aussi à 40km/h sur le plat où il génère beaucoup de chaleur. S'il ouvre la visière à 40km/h il affectera sévèrement le flux d'air affectant grandement les performance alors que si il ouvre complètement la visière en montée à 10km/h, l'impact aérodynamique sera minime. On passe aussi plus de temps en vitesse de croisière qu'en montée.

Il serait donc important de voir où les Velox et autres vélomobile haute performance disposent de l'air comme tu le dit, il faut en disposer effectivement car ceci affecte la performance de l'apport d'air.

Les 2 articles suivants traitent de la ventilation des HPV, et donc du dimensionnement et du positionnement des entrées et sorties d'air:
http://www.hupi.org/HPeJ/0006/0006.htm
http://www.hupi.org/HPeJ/0002/ventilation2.pdf

Voir aussi ici: http://www.ansys.com/staticassets/ANSYS/staticassets/resourcelibrary/article/AA-V2-I3-Picking-Up-Speed.pdf

Edit: ajout du 3e lien

Merci de vos réponses.

PatsyGarett a écrit:

l'air ne rentre que s'il peut sortir !   C'est donc la section de sortie qui calibre le débit d'air.

Donc quand on fait des trous à l'arrière d'un carénage, on diminue bien la vitesse du vélo dès lors qu'il y a au moins une entrée. C'est étonnant car si on prend l'exemple des semi carénés qui ne recherchent pas la ventilation, Hans wessels semblait avoir réfléchi avant de faire des trous énormes à l'arrière de sa pointe et il allait très vite à l'époque, certes en grande partie grâce à sa puissance, avec un carénage d'ailleurs grossier et un angle de siège très relevé. J'avais lu que les razz fazz s'étaient appuyés sur un traité d'aérodynamique appliqué au vélo couché pour conclure cela, le même qui conseille des queues tronquées (utiles pour la visibilité de l'arrière mais quid de l'aéro). Hélas, je n'ai pas retrouvé le lien. Le problème est un peu différent avec le semi caréné car:
1- on ne cherche aucune ventilation, ce qui exclue déjà un paramètre antagoniste
2- les entrées d'air se font essentiellement par la roue arrière en rotation, ce qui n'est pas le cas des VM dont les roues ont leur propre carénage. Instinctivement, les évacuations d'air dans la pointe du razz fazz devaient rechercher (à tort?) une moindre perturbation de l'écoulement de l'air brassé par la roue arrière. On peut d'ailleurs facilement caréner la roue arrière d'un semi caréné à la façon des pointes-coffres, c'est peut-être bien le cas des Birk comet qui sont eux aussi très efficaces, mais est-ce que le gain aéro vaut ce gain de poids (et de risque de frottement, problème de bruit du carénage en appui sur les bases, etc)? Dans la plupart des streamliners de battle moutain, les roues (même pas toujours pleines) ne sont pas carénées à l'intérieur du carénage (voir la vidéo sur véloX1 ci dessous), peut-être aussi pour brasser l'air confiné de l'engin mais c'est étonnant pour des machines sans compromis sur la performance. Si on considère que sans sortie d'air, il ne passe rien dans les entrées, aucun problème. Si on considère l'entrée d'air par la roue comme une trappe de pied d'un VM, l'entrée est aussi une sortie et génère de fortes perturbations, allez comprendre! Considèrent-ils le passage de roue comme suffisamment petit pour ne pas constituer une sortie? A lire les valeurs en cm2 des liens postés par Samural, j'en doute. L'entrée d'air dans le nez du veloX est un tuyau allant directement au pilote pour sa respiration comme le montre cette vidéo à 3:52, il n'a pourtant pas de masque sur les vidéos et je ne sais pas comment s'évacue l'air vicié du veloX.

Concernant le Velox, voici ce qui est écrit sur leur blog (voir en date du 26/8/2014):

HPTDelft a écrit:

During the DEKRA record weekend in Germany in July we figured out that the VeloX IV has more drag than expected. [...] Meanwhile we have been able to win a lot by making a few small adjustments to the bike.For example, we made the air intake of the VeloX much smaller. A wide air intake is not necessary for a speed record (because the sprint only takes 5 minutes). During our test days we came to the conclusion that the amount of drag was now significantly smaller.
After that we made a front wheel enclosure, because it seemed that the flow through the front wheel hole was also causing drag. However, the front wheel hole was also the air exhaust. The exhaust, therefore, needed to be created somewhere else on the bike. It is now in the back of the VeloX.

HPTDelft a écrit:

Durant le weekend de records qui a eu lieu au DEKRA en Allemagne en Juillet, il est apparu que le VeloX IV avait une traînée plus importante que prévu. [...] Entretemps, nous avons réussi à gagner pas mal en effectuant de petites corrections sur le vélo. Nous avons par exemple diminué de manière sensible la dimension de l'entrée d'air. Une large entrée d'air n'est pas nécessaire pour un record de vitesse (parce que le sprint ne dure que 5 minutes). Lors de nos journées d'essai, nous avons constaté que la traînée avait été substantiellement reduite.
Après cela , nous avons fait une coque pour enfermer la roue avant., parce qu'il semblait que le flux d'air entrant par l'ouverture de la roue avant augmentait la traînée. Or cette ouverture servait aussi de sortie d'air. C'est pour cela que la sortie d'air a dû être déplacée sur le vélo. Elle se trouve maintenant à l'arrière du VeloX.

Bon matin,
""""Après cela , nous avons fait une coque pour enfermer la roue avant., parce qu'il semblait que le flux d'air entrant par l'ouverture de la roue avant augmentait la traînée. """"
Il y a  au moins 3 causes ,dans ce cas, à l augmentation de la  traînée:
Les jet sortant tangentiellement à la carène perturbent l écoulement.
En plus Ces jets contiennent de l énergie.
Et enfin la roue joue le rôle de pompe centrifuge , et une fois mise dans la "boîte à cammenberg " son débit est réduit , et sa puissance consommée aussi.
L air tourne dans la boîte cylindrique mais n 'emporte pas donc énergie au dehors... ou du moins ça limite les déperditions..
...
C est du moins mon impression...

Pour préciser, une entrée et une sortie permettent d'établir un écoulement d'air (caractérisé par son débit massique  xx kg/seconde).  
La trainée générée par cet écoulement est proportionnelle à son "travail" soit les variations de pression et les variations de vitesse.
Ainsi, un écoulement prélevé au point d'arrêt de la carène, qui se ferait sans plus de perte de charge ni de variation de vitesse (direction et amplitude) qu'autour du VM ne créerait pas plus de trainée que s'il n'existait pas...
D'où l'intérêt du diffuseur décrit dans le premier article en référence de Samural :  limiter les pertes de charges singulières à "l'éclatement" du jet (ce que ne fait pas le Vélox...)
L'actuel avatar de cebd donne une bonne idée de ce que serait, vu en coupe, un diffuseur conique derrière une entrée d'air au nez d'un Quest...

Les roues sont un problème un peu différent. On a là un "brassage" de l'air tourbillonnant et des pertes aérodynamiques locales (indépendantes d'un flux de ventilation, et d'autant plus intenses qu'il y a des rayons)
Les roues peuvent provoquer des variations de pression qui transforme leur puits en entrée ou en sortie d'air, suivant les échanges qu'il y a avec l'intérieur de la coque du VM, d'une façon pas complètement prévue par le dessinateur.
Barbara Buatois me disait sur les premiers essais du Varna 24 que la majorité du "courant d'air" qu'elle ressentait provenait de l'arrière, probablement les roues, plus que de la fente en extrémité.

Edit : "doublé" par cebd pendant que j'écrivais

PatsyGarett a écrit:

D'où l'intérêt du diffuseur décrit dans le premier article en référence de Samural :  limiter les pertes de charges singulières à "l'éclatement" du jet (ce que ne fait pas le Vélox...)
L'actuel avatar de cebd donne une bonne idée de ce que serait, vu en coupe, un diffuseur conique derrière une entrée d'air au nez d'un Quest...

Si on veut minimiser la traînée, c'est en effet ce qu'il faut faire mais c'est parfois au détriment de la ventilation.
Je m'explique: ce sont principalement le torse et la tête qui doivent être refroidis et qui donc necessitent le flux d'air. De plus pour que les échanges thermiques soient efficace, il faut que le flux d'air ait une certaine vitesse (voir à ce sujet le 2e article que je cite plus haut). Ces 2 points nécessitent donc d'amener l'air près du torse et en maintenant une section de tuyau pas trop large en sortie afin que la vitesse de l'air soit suffisamment élevée.

En fait, pour le confort du pilote, il faut quand même que ce flux d'air ne soit pas trop violent et concentré "en pleine poire", d'où l'optimisation faite sur le HPV en question, en 2ème itération.
Il faudrait que ce flux soit "constant" alors que la vitesse du VM est variable, donc des sections variables...

Dans l'Alleweder, avec la jupe, j'avais ajouté un mini saute-vent qui servait surtout, par la légère dépression provoquée au dessus de la tête, à rétablir le flux d'air entrant par les trous de pieds et sortant autour de la tête. Le confort était bon en été et par temps frais, j'appréciais d'avoir de l'air "un peu réchauffé" et surtout ralenti sur le visage.
Bon, l'Alleweder pour illustrer un post sur l’aérodynamisme c'est critiquable...

cavallo pazzo a écrit:

Pour les trous dessous, un VM (sais plus lequel...) a des "clapets" sur velcro pour fermer les trous des pieds. Si l'on pousse dessus ça s'ouvre, et on le remet avant de repartir. Ca doit peser au moins 150 grammes !
Pollux, du tissu ferait l'affaire ou cela est négligeable?

Pour fermer, Wim Schermer offre du Lycra, on fait une petite fente où on peut passer le pied pour reculer mais est étanche à l'air. Un des vélonaute américain offre des pièce en plastique faites pour fermer les trous des Quest/Strada/Mango, celles-ci ont une bosse pour laisser passer les talons. On peut en monter une en la collant avec du ruban de type "Duck Tape" d'un côté comme une charnière afin de pouvoir le relever pour passe le pied.

Maintenant Wim Schermer propose d'utiliser une feuille silicone au lieu du Lycra. L'avantage est que cela ne baille pas, c'est à dire que la fente se referme après le passage du pied.