Aérodynamique du carénage

oups, méa culpa, c'est vrai, la couche limite turbulente donne plus de trainée de frottement... j'ai confondu à cause du gain en trainée de pression qu'elle permet en empêchant une bulle laminaire de venir nous pourrir l'écoulement...
et effectivement, j'ai oublié de préciser que c'est à haute vitesse (enfin, relativement, faut pas abuser, on est encore en compressible) que la trainée de pression devient vraiment chiante.

en revanche, je suis toujours pas d'accord pour dire que l'arrière en forme de goutte d'eau soit la meilleure solution... surtout pour la trainée de pression. les forces de pressions s'exerçant de facon normale à la surface locale, toute partie en pointe vers l'arrière provoquera une trainée de pression car les forces de pressions auront une composante tangeantielle au mouvement dirigée vers l'arrière.
d'ailleurs, je pense qu'une pointe arrière tronquée (et donc moins "obtue" puisque faisant la même largeur au début, la même longueur, mais ne terminant pas à épaisseur zéro) serait plus efficace qu'une pointe complète prolongée... vive le culot de recompression!
de mon point de vue, l'intérêt de la pointe arrière sur un VH est surtout de carenner les bras et la tête à l'arrière afin d'éviter la multiplication de plein de petites trainées de culot dues à ces surfaces "cylindriques"

pour la balle de golf, bien joué Sparv, t'as relevé! c'est l'effet magnus qui fait "voler" une balle de golf. les trous sont là justement pour créer une couche limite turbulente qui accroche mieux et permet de maintenir l'effet magnus à faibles Reynolds. les trous servent également à entrainer la couche limite dans le mouvement de rotation de la balle, permettant justement de renforcer l'effet magnus (pour ceux qui veulent savoir ce qu'est l'effet magnus, wikipedia est votre ami).

désolé pour ce HS, ca fait tellement plaisir de voir un ingé aéro bien pointilleux sur ce forum... (supaéro ou ensica??)
bienvenue à toi Sparv

PS: bien vu Gilles! ca vaudrait peut être le coup d'essayer de trouver du lycra "imperméable" pour l'ov'bike...

D'après ce que je comprends de la traînée de pression (surface frontale) et du frottement dans l'air de la surface mouillée (la traînée de frottement), ce dessin est plus aérodynamique s'il roule dans la direction où ne pointe pas la pointe. Cependant, tous les velomobiles, qui ne sont que des fuselages en longueur sont naïvement dessinés à l'envers, la pointe face au vent. C'est une grossière erreur qui doit beaucoup au dessin automobile industriel. faites des fusées à tête ronde et queue démesurée de comète. Vous arriverez plus vite au boulot.

Cela confirme la version suppositoire, comme j'appelle les moderne.
Mais bien sur je n'y connait rien en aérodynamique, je l'avoue.

la trainée de pression n'est pas due à la surface frontale mais aux composantes tangentielles au mouvement des forces de pression qui s'éxercent sur les surfaces mouillées. ces forces de pressions sont dues au gradient de pression que provoque la courbure de la surface, et notamment son inclinaison par rapport à la trajectroire.
les vélomobiles ne sont pas naïvement dessinés à l'envers, ils sont intuitivement, ou savamment selon les cas, dessinés de façon à privilégier la pénétration dans l'air et à tenter de provoquer un décollement sans recollement de la couche limite le plus en arrière possible afin de diminuer au maximum la trainée de pression (qui est très forte sur la pointe arrière d'une "comète") en négligeant la trainée de culot (trainée provoquée par les gros remous qu'il y a derrière un gros popotin de vélomobile comme le go-one ou comme l'arrière tronqué du alweder a4, et qui est d'ailleurs une forme de trainée de pression, mais en régime décollé) car à nos faibles vitesses, la trainée de culot reste faible en regard de la trainée de pression, qui devient très gênante au delà de 30 km/h.

pour ce qui est des fusées... je suppose que tu parles de fusées à pédales et roulantes et non de fusées spatiales... une fusée spatiale à bout rond se ne passerait jamais le mur du son... la pointe des fusées est faite pour provoquer une onde de choc bien avant le corps et ainsi "abriter" le corps dans le cône de mach. ce qui m'amène à penser que le gars qui a fait cette magnifique 4 roues en supo ne devait pas avoir de connaissances poussées en aéro, notamment en aéro super et hypersonique.

pollux a écrit:

à nos faibles vitesses, la trainée de culot reste faible en regard de la trainée de pression, qui devient très gênante au delà de 30 km/h

Bonjour !

Je ne suis pas aérodynamicien. Du coup, je croyais naïvement qu'en vitesses subsoniques, il n'y avait qu'une forme idéale : le profil en goutte d'eau.
La lecture de http://inter.action.free.fr/publications/auto-eco.pdf m'avait conforté dans mon erreur avec en page 11, l'assertion suivante :

Citation :

Gustave Eiffel ayant démontré au début du siècle qu'un
corps caréné de moindre pénétration dans l'air devait
adopter une forme fuselée de proportions optimales
(Rapport L/D : 3,5<L/D<4 avec un optimal proche de L/D =
3,7),

Tu sembles avoir un bon bagage d'aérodynamicien, sans doute plus au fait des dernières découvertes que Gustave Eiffel.

Afin de savoir quelle forme donner à un VM pour optimiser sa pénétration dans l'air pour une vitesse donnée, pourrais-tu nous faire un petit tableau comme le suivant, dans lequel tu mettrais forte / moyen / faible / négligeable (par rapport à la traînée totale, bien-sûr).


Trainée de Pression / Frottement / Culot
à 20 km/h
à 30 km/h
à 40 km/h
à 50 km/h
à 60 km/h
à 70 km/h

On saurait ainsi que par exemple, il vaut mieux une queue tronquée à 20 km/h (puisque la traînée de culot est négligeable), mais une queue longue et pointue à 60 km/h.

D'ailleurs, si tu peux nous dessiner les profils idéaux pour quelques vitesses...

D'avance merci !


Cobus.

Avec un petit addendum sur les conséquences par vent latéral, pendant qu'on y est?
Cela devrait pousser dans le sens de la pointe tronquée, intuitivement.

Je suis à peu près certain qu'Eiffel a raison. Je fais le calcul des trainées de frottements (en approximant la pointe arrière à un cône), et quand j'aurai remis la main sur un poly qui a deux ans, je pourrai faire le culot.
Par contre, je ne sais pas (encore... ) faire la traînée de pression.

Sur ce site: http://www.recumbents.com/wisil/barracuda/barracudafairingdesign.htm on trouve les recommendation de Mark Drela, auteur du record de distance avec le "Daedalus" avion à propulsion humaine et du "Decavitator" le bateau HPV le plus rapide.

Traduction libre:

Citation :

Q: Quelles sont les règles à suivre pour le design de la coque des engins évoluant dans le domaine de vitesse des HPV ?

R: La différence théorique de traînée entre un nez pointu et un nez arrondi est minuscule. Je dirais que le nez arrondi est préférable car il permet de réaliser un fuselage plus court et il est moins dangereux pour les piétons. Je dis bien arrondi et non hémisphérique ! Un nez hémisphérique sur un corps cylindrique a une traînée assez élevée comparée à un nez ellipitique dans le rapport 3 :1. La meilleure forme de fuselage dépend de manière significative de la manière dont on obtient un flux laminaire étendu, c'est-à-dire sur au moins 50% du fuselage. Il est facile d’obtenir un flux laminaire sur 10% au niveau du nez, mais cela n’aide pas beaucoup à réduire la traînée. Si on veut vraiment un flux laminaire, la forme - la courbure de la surface en particulier- doit être contrôlée de manière précise sur 40 à 60% du fuselage à partir de l’avant. En réalité, seul un fuselage moulé de haute qualité sans joint transversal sur la moitié avant obtiendrait cette valeur. A moins d’avoir une forme proche d’un corps de révolution, la forme du fuselage devra être dessinée avec des méthodes sophistiquées pour affiner la distribution des pressions. Une difficulté supplémentaire est que l’environnement dans lequel évolue un HPV n’est pas propice à obtenir un flux laminaire étendu. Gouttes d’eau, traces de boue et vibrations de la route dans un domaine de fréquence de 50-500 Hz tend à éliminer tout flux laminaire. Une surface d’attaque de simple courbure, comme celle résultant d’un pare brise plat plié, tend aussi à éliminer tout flux laminaire. Comme la plus grande partie du flux est turbulent, alors la forme exacte du fuselage aura peu d’effet. Essayer de coller au mieux au profil d’aile NACA est une grosse perte de temps dans ce cas. Dessiner une forme fluide avec un nez quasi elliptique donnera d’aussi bons résultats, si pas meilleurs que d’essayer de coller au mieux aux profils d’ailes standards.

Les règles de base à respecter sont:
- Eviter les arêtes et les facettes abruptes dans le sens du flux. Raboter la surface frontale de quelques cm² en créant un « plat » à l’endroit le plus large du fuselage ne peut qu’augmenter la traînée.

- Eviter les changements abrupts de courbe dans le sens du flux. Le nez hémisphérique rejoignant directement une section cylindrique non courbée est un bon exemple de forme ratée. Il y aura en principe un important pic de vitesse près de la discontinuité suivi par une petite zone de séparation.

- Eviter les échelons (=ouïes) orientés vers l’arrière et les évacuations d’air au point le plus large du fuselage et au-delà. La petite zone de re-circulation derrière l’échelon pourrait ne pas se refermer dans la zone arrière d’augmentation de pression et pourrait entraîner un important décollement du flux. Avoir une fuite d’air dans la couche limite au-delà de la zone d’augmentation de pression est très nuisible également. Il est important de minimiser les flux sortant des passages de roue. Le meilleur endroit pour évacuer l’air de ventilation est à l’extrémité de la queue.

- La queue ne doit pas être parfaitement pointue. On considère en général que si la surface de la partie arrière tronquée équivaut au S.Cx divisé par 4 alors il n’y a pas de traînée supplémentaire. Un bon fuselage d’HPV devrait avoir un Cx = 0,10 et une surface frontale de 5ft² dans lequel cas la surface maxi pour la partie tronquée serait de 0,1 x 5 / 4 = 0,125 ft². Cela permet de réaliser un fuselage un peu plus court.

- L’état de surface est important, mais il y a une limite de rugosité k_min en dessous de laquelle aucun gain ne peut être obtenu. Ceci est donné par k_min ~ 4 sqrt(2/Cf) nu / V ; nu = viscosité cinématique de l’air = 1.4e-5 m^2/s ; V = vitesse locale d’écoulement (m/s) ; Cf = coefficent local de frottement ~ 0.025 (nu/VL)^(1/7) ; L = distance depuis le bord d’attaque (m). Pour un fuselage typique, V = 10 m/s cela donne Cf ~ 0.004, k_min ~ 0.1 mm = 0.005 in, ce qui n’est pas du tout lisse – comparable à de l’acier zingué disons. Une surface textile traitée est probablement proche de ce niveau de rugosité. Pour un HPV de vitesse, cette rugosité devrait être plus petite encore.

- En ce qui concerne la sensibilité au vent latéral, il n’y a pas grand-chose à faire d’autre que de réduire la hauteur et la surface latérale autant que possible. La forme effilée du fuselage n’a ici que peu d’effet.

(Fin de la traduction)

N'étant pas aérodynamicien je ne peux juger de la justesse des diverses équations mais si le gars a suivi ces règles pour concevoir ses engins de record cela ne doit pas être totalement faux.
Il semble donc que pour un VM dont l'objectif n'est pas de battre des records, on obtient déjà de très bons résultats en esquissant soi-même une forme fluide et en respectant quelques règles simples. Le mythe du "flux laminaire à tout prix" s'effondre également.


Samural

Edit: correction de l'erreur dans la formule de la pointe tronquée

Comme Cobus et Cavallo, je serais vraiment HEU-REUX de prendre connaissance d'un petit topo sérieux, fiable, argumenté sur la question... car les perspectives de rouler enfin dans un "VM" à fuselage ultraléger deviennent une réalité ;-) bien au delà de ma modeste réalisation et contribution aux débats.

MERCI, MERCI d'avance aux personnes compétentes en aéro sur ce forum.

PS : le Quest est présenté, quasiment systématiquement, comme la référence, comme le "record" à dépasser (je fais référence à quelques messages de Pixel-mann notamment en début de fil).
Maintenant que l'opinion générale exprimée sur ce fil évolue vers plus de compréhesion réaliste des vrais enjeux (à mes yeux naturellement), j'aimerais poser une qeustion pratique : comment un Quest, avec sa queue longue (j'ai rien contre ni pour, naturellement) se comporte-t-il par vent de travers, voire par rafales de travers ?
Quelqu'un en a-t-il l'expérience vécue ? (inutile de me donner du blabla de pros du clavier....) car sincérement je me demande comment c'est possible de rouler TOUS les jours dans ce genre de modèle/référence.

claude.plaimert a écrit:

PS : le Quest est présenté, quasiment systématiquement, comme la référence, comme le "record" à dépasser (je fais référence à quelques messages de Pixel-mann notamment en début de fil).
Maintenant que l'opinion générale exprimée sur ce fil évolue vers plus de compréhesion réaliste des vrais enjeux (à mes yeux naturellement), j'aimerais poser une qeustion pratique : comment un Quest, avec sa queue longue (j'ai rien contre ni pour, naturellement) se comporte-t-il par vent de travers, voire par rafales de travers ?
Quelqu'un en a-t-il l'expérience vécue ? (inutile de me donner du blabla de pros du clavier....) car sincérement je me demande comment c'est possible de rouler TOUS les jours dans ce genre de modèle/référence.

Je n'oserais pas comparer les quelques modifications que j'ai apportées à mon Alleweder à la référence qu'est le Quest dans le domaine du VPH, mais il se trouve que mon Alleweder est à peu près aussi long (2,80 m).

Je roule tous les jours avec, dans une région assez ventée. Sur mon trajet quotidien, je passe par une départementale bien exposée (au milieu des champs) avec systématiquement un vent de travers (soit d'un côté, soit de l'autre : je n'ai jamais de vent de face ni de derrière).

Je n'ai jamais eu de problème de stabilité à cause du vent, sauf cas vraiment extrême (ça a dû m'arriver 1 ou 2 fois) où il fallait bien tenir le guidon et faire attention aux rafales. Mais les écarts ont toujours été suffisamment limités pour ne pas être dangereux.

Par contre, tout ce vent de travers, ça me fait bien râler de ne pas pouvoir l'exploiter. J'ai joué avec la bâche de l'Alleweder pour essayer d'en profiter, mais sans grand résultat.

Cobus a écrit:

Afin de savoir quelle forme donner à un VM pour optimiser sa pénétration dans l'air pour une vitesse donnée, pourrais-tu nous faire un petit tableau comme le suivant, dans lequel tu mettrais forte / moyen / faible / négligeable (par rapport à la traînée totale, bien-sûr)

euuuh... c'est beaucoup de boulot, et ca ne peut pas se prévoir de manière théorique sans faire des calculs poussés. et encore, je suis pas assez calé pour mener ces calculs sur plusieurs formes en étant sûr de mes hypothèses de départ. Sparv a l'air plus spécialisé en mécaflotte que moi.... si t'as du temps et que tu te sens d'essayer...

le mieux serait de faire des essais de formes dans une soufflerie virtuelle 3D. j'en ai pas sous la main, mais si quelqu'un en connait une, pourquoi pas. Sparv, si tu as un bon logiciel à me conseiller (autre que fluent, hein... je peux pas saquer ce truc et j'ai pas de machine assez puissante)

sinon, j'aurais tendance à faire confiance à Mark Drela (auteur d'une soufflerie virtuelle 2D, X-Foil, reconnue comme étant la référence en terme de calcul et de conception de profils aérodynamiques... c'est un bon le gars! et pas un théoricien pur...).
comme il le dis, les conditions en basse atmosphère et sur des surfaces comportant de petites irrégularités sont trop mauvaises pour espérer être en écoulement laminaire.

en fait, le top du top, ca serait de fabriquer plusieurs modèles réduits de vélomobiles (en prototypage rapide ou imprimante 3D) et soit de les passer en soufflerie avec visualisation par fumée et mesure de trainée sur balance aéro, soit de mesurer leur trainée en les placant au bout d'un mat profilé de 1m et en les trimballant tous en même temps, avec une balance pour chaque, sur le toit d'une voiture.
bref, c'est pas gagné.
je vais voir si je peux réussir à me servir de Cosmos floworks pour étudier la trainée d'un corps profilé, mais j'y crois pas trop.

personnellement, je ferai comme tout le monde, une forme dessinée à la main, en respectant à peu près ce qui a été dit dans le message de Samural (d'ailleurs, bien joué pour ta trouvaille!).
ca devrait être déjà très bien comparé à un VPH tout nu.

dernière précision concernant un arrière tronqué: le but est de provoquer volontairement un décollement brutal de la couche limite et d'éviter qu'elle ne veuille faire le tour. ceci permet en fait la création d'une pointe virtuelle constituée d'air tourbillonnant à haute pression. donc, plus l'angle entre le côté et l'arrière de la pointe tronquée sera vif, mieux ca sera. n'essayez surtout pas d'arrondir. (d'ailleurs, c'est à cà que servent les petits saute-vent sur l'arrière des monospaces)
petit exeple de ce qui est recherché en tronquant une pointe:
http://inter.action.free.fr/aerodynamique/arrierecorps-onera.html
bon, ok, c'est sur un obus...mais c'est à peu près la même chose.

et un autre petit exeple de ce qu'il faut éviter ici: http://inter.action.free.fr/aerodynamique/ds-onera.html
une bulle laminaire fait décoller la couche limite trop tôt, créant un sillage énorme. placer un turbulateur (petite irrégularité comme un bout de fil collé sur la carosserie par exemple) aurait permis de provoquer une transition entre écoulement laminaire et turbulent et donc de faire recoller la couche limite, turbulente certes, mais préférable à un flux décollé.

tout ceci est tiré de cete excellente page:
http://inter.action.free.fr/aerodynamique/aerodynamique-trainee.html

ce site est très bien fait et offre une vulgarisation intéressante pour les non aéroneux. je conseille à tout le monde la lecture complète de ces pages.

pollux a écrit:

petit exeple de ce qui est recherché en tronquant une pointe:
http://inter.action.free.fr/aerodynamique/arrierecorps-onera.html
bon, ok, c'est sur un obus...mais c'est à peu près la même chose.

merci les gars pour toutes ses discussions fort interessantes qui releve de tres haut le niveau de certains.....

Si j'ai bien compris, avec un arriere en forme d'obus, désolé je n'y connais absolument rien en aerodynamisme donc scusé du vocabulaire inaproprié, le courant d'air créé exerce une poussée sur l'obus??? donc gain de vitesse

j'avais le pressentiment depuis le debut du sujet que nous allions nous en prendre plein les mirettes et les neurones, c'est chose faite, j'adore la libre circulation des pensées et idées CONSTRUCTIVES!!!!!!!!

MERCI A VOUS

@ matice: non, il n'ya pas vraiment de "poussée" sur l'arrière de l'obus: la pression vue par le culot est plus faible que celle vue par le nez, donc le culot ralentit l'obus.

Mais si on remplaçait le culot par une pointe profilée, on perdrait moins en pression mais il y aurait du frottement en plus.
Le problème de l'obus est assez particulier: si on lui mettait une pointe arrière, il serait instable en vol et basculerait sur lui-même, ce qui ennuierait plutôt les militaires...
C'est pour ça que les bombes ont des ailettes à l'arrière: un culot ferait trop de traînée, mais il faut stabiliser le projectile si l'on veut être précis. Dans le cas de l'obus, on ne peut pas mettre d'ailettes car on tire d'un canon de diamètre limité.
(je vous rassure tout de suite, faire des bombes ou des camions à bombes ne m'intéresse PAS DU TOUT).

@ pollux:

Je vais utiliser ça comme révision globale, ça me fera pas de mal. Je poserai des questions au prof demain. Le calcul n'a pas avancé aujourd'hui, je suis cloué au lit avec une bonne grosse angine qui me tue. Heureusement le PC est près du lit!

je pense que je ne vais pas utiliser de logiciel de calcul. Je vais prendre une forme simplifiée (par exemple une goutte d'eau de 1m de diamètre, composée en plan d'une demi ellipse et d'un cône, paramétrée par l'angle du cône), faire les calculs en fluide parfait (ce qui donnera la traînée de pression) et superposer la couche limite (en partant du principe que celle-ci ne sera pas trop épaisse, et qu'on est laminaire sur la partie ellipse).
Ensuite quand j'aurai mon vieux poly manquant parlant de traînée de culot, je coupe la queue à différentes positions pour voir où c'est le mieux.

Après un petit script matlab ou mapple, et j'aurai un beau tableau.

ouaou! t'es super motivé Sparv! je comprends pourquoi supaéro a une si bonne réputation. bon courage avec les calculs et avec ton angine.

si je puis me permettre une suggestion qui te permettra de simplifier tout cà:
prends comme hypothèses de calcul une aile d'envergure infinie et de profil NACA 0030, et tu le tronques pour l'étude du culot. ca te donnera déjà une première approximation de la différence entre pointe tronquée et non tronquée. en revanche, je sais pas si tu peux faire cà sans logiciel type X-foil... tout compte fait, un arc d'ellipse tagent à un cône devrait donner un bon résultat... mais tu devrais commencer par faire cà sur un profil d'envergure infinie. la 3D, c'est un peu tendu à la main.

Merci Pollux pour ton conseil appuyé d'aller lire la page http://inter.action.free.fr/aerodynamique/aerodynamique-trainee.html

de rien, remercie surtout l'auteur de ce site.
la vulgarisation scientifiques (l'art de rendre accessible au profane la plus complexe des sciences) est une tâche très dure et souvent ingrate qui a été accomplie dans ces pages avec beaucoup de talent.

La vulgarisation, c'est vrai que c'est difficile!

pollux a écrit:

si je puis me permettre une suggestion qui te permettra de simplifier tout cà:
prends comme hypothèses de calcul une aile d'envergure infinie et de profil NACA 0030, et tu le tronques pour l'étude du culot. ca te donnera déjà une première approximation de la différence entre pointe tronquée et non tronquée. en revanche, je sais pas si tu peux faire cà sans logiciel type X-foil... tout compte fait, un arc d'ellipse tagent à un cône devrait donner un bon résultat... mais tu devrais commencer par faire cà sur un profil d'envergure infinie. la 3D, c'est un peu tendu à la main.

L'écart entre le 2D et la 3D est vraiment trop important, c'est un écoulement vraiment 3D. Mais je ne compte pas le faire à la main: j'ai un PC plutôt puissant, et s'il le faut je peux squatter des PC au centre info, donc je vais juste rentrer les équas et laisser la machine mouliner.
Les équations sont moches mais déjà pas mal simplifiées si je prends un corps cylindrique plutôt que quelconque.
Tactique:
Je donne la géométrie de la surface => le pc calcule le potentiel de vitesse qui va avec (intégrales moches mais c'est pas moi qui travaille ) => il calcule les coefficents de pression et les vitesses => il me donne une traînée.
Demain je vais chercher à la bibliothèque, vu le problème il y a surement déjà quelqu'un qui a tout résolu il y a soixante ans.

Une fois que j'ai les vitesses je peux calculer la couche limite, voir refaire un calcul en fluide parfait si la couche est épaisse.

claude.plaimert a écrit:

j'aimerais poser une qeustion pratique : comment un Quest, avec sa queue longue (j'ai rien contre ni pour, naturellement) se comporte-t-il par vent de travers, voire par rafales de travers ?

Pour la dynavia, "l’étude aérodynamique ne s’est pas limitée à la stricte pénétration dans l’air, elle a également porté sur la stabilité de la voiture. La forme a été dessinée pour que les poussées latérales de l’air (vent violent et remous lors du dépassement d’un véhicule) soient égales sur l’avant et sur l’arrière."

Les solutions aérodynamiques trouvées dans l'industrie automobile pour amoindrir les réactions de certains véhicules aux vent traversiers sont intéressantes. Elles consistent à "arrondir les angles". Pour l'arrière du quest ça revient à complexifier la forme de la queue -qui est une surface presque plate donnant un effet voile intéressant pour un pilote néerlandais- en lui dessinant une section ovale. Pour l'ovbike ça reviendrait à l'élargir en faisant couvrir par le fuselage les roues arrières pour profiler l'engin de côté en lui conférant moins de prise au vent traversier. Lui donner en quelque sorte une section en poire si j'ose dire.

La GM EV1, un véhicule électrique (cx de 0.19) qui restera dans l'histoire parce que ses utilisateurs qui le louaient avec un bail renouvelable ont été obligés de le rendre au constructeur au bout d'un an. Le constructeur (un de ceux qui sont au bord de la faillite en ce moment) s'est apparemment empressé de détruire tous les exemplaires.Trop efficace. Pas bien pour les pétroliers. L'arrière est pas mal pour contrecarrer le vent traversier.
La socema gregoire est géniale.

Pas mal de contributeurs ont de bonnes idées de ce que doit faire un dessinateur pour tracer une forme économique. J'espère que les propositions seront nombreuses! J'aimerais bien dessiner une forme efficace pour un carénage de vélo couché. Je proposerai des dessins bientôt j'espère si j'ai le temps.

Dans l'idéal j'aimerais que quelqu'un soit capable de mettre à disposition une de ces souffleries qu'utilise les cyclistes professionnels pour peaufiner leur position en contre la montre Pour reproduire ça en miniature il suffit d'accélérer un courant d'air de ventilateur par surpression cf entrées d'airs de moteur à réaction de simuler les conditions d'une vitesse de 40km/h. Le modèle est suspendu à quatre ficelles en V, et l'efficacité aérodynamique est mesurée par la distance de recul sur une échelle graduée en millimètres.

ou bien on construit plusieurs maquettes de même poids et volume mais de diverses formes. On les pose une à une sur un système qu'il faut imaginer: le même chariot à 4 roues peut être sur des rails de train électrique pour ne pas faire varier la résistance au roulement entre chaque expérience, en haut d'une pente régulière de prise de vitesse terminée par un long plat. On les lâche trois fois. La plus efficace est celle qui va le plus loin sur la moyenne des trois fois.

On peut aussi reprendre le principe de la soufflerie, placer les modèles suspendus dans un tube ouvert à l'avant et à l'arrière, transparent pour permettre les mesures, à trente centimères d'une fenètre avant droite de voiture, et le passager mesure la traction exercée par la maquette au millimètre près sur parcours plat et régulier par vent faible.

Il y a aussi peut être des pesons très sensibles et à mémoire de poids maximum si possible qui sont fiables pour mesurer la résistance à l'air

Selon moi, il y a trois composantes essentielles à combattre pour réduire les pertes et réduire la puissance électrique de l'engin au plus juste autour des limites légales. La législation changera peut être de nos vivants.

1. Aérodynamisme. C'est l'objet de la discussion.

2. Poids total, qui comprend carénage (ça c'est fait, félicitations pour la mise en oeuvre de ce concept astucieux de l'entoilage léger), bonhomme, motorisation, batteries, accessoires (le minimum: phares, trousse de premier secours, kit d'entretien (clés et dérive chaîne divers) et réparage des crevaisons, compteur etc. ok c'est élagable) bagages et trike. Attention, le poids total change avec le poids du bonhomme en tenue et des bagages. Attention, il y a trikes normaux et durables et trikes trop lourds.

3. Résistance au roulement dans les pertes que provoque l'écrasement mécanique de la surface des pneus en contact avec le sol. Je m'intéresse beaucoup à ça en ce moment. Quelle section de pneu, gonflée à quelle pression, quelle type de gomme, quelle formule à la silice pour affaiblir la résistance au roulement, permet la meilleure économie. Je cherche encore.

plus bas il y a ce qui selon certains fera peu la différence mais qui selon moi améliore le pilotage et permettra un perfectionnement significatif, et on réalisera à la lecture de la liste qu'elle rapproche le vélomobile des engins motorisés de course automobile!

4. efficacité des suspensions gauche et droite pour la répartition du poids autour du centre de gravité dans les virages, (suspension contractive)

5. contribution du réglage des suspensions avant et arrière à la qualité des décélérations et accélérations

6. puisque l'utilisation d'ailes (comme il y eut des wing cars en formule un) dégrade le cx jusqu'à à un point intolérable, pourquoi pas utiliser l'effet de sol au dessous du carénage, vélomobile plaqué au sol, pour obtenir des temps de passage améliorés en virages rapides, mais on devra le surélever pour favoriser un écoulement peu turbulent, et obtenir un gain en vitesse de pointe (dans le dernier cas, un bas de caisse totalement hermétique et rigide, bien dessiné à l'arrière est indispensable)

[quote="Cobus"][quote="pollux"]La lecture de http://inter.action.free.fr/publications/auto-eco.pdf m'avait conforté dans mon erreur avec en page 11, l'assertion suivante :

Citation :

Gustave Eiffel ayant démontré au début du siècle qu'un
corps caréné de moindre pénétration dans l'air devait
adopter une forme fuselée de proportions optimales
(Rapport L/D : 3,5<L/D<4 avec un optimal proche de L/D =
3,7),

Bonjour, je me permets de répondre en tant qu'auteur de l'article pré-cité pour apporter une précision.
Ne me faites surtout pas dire que la forme fuselée Eiffel constitue l'optimal pour un véhicule routier. Ce n'est absoluement pas le cas !
C'est la forme idéale pour un corps fuselé loin de toute interaction avec le sol (par exemple, une nacelle motrice de dirigeable, une bombe ...)

La suite de la page 11 de l'article précité décrit les problèmes posés par ce genre de forme au ras du sol :

"Mais Paul Jaray (1889 – 1974) le premier fit remarquer qu'un corps de moindre pénétration avait une forme différente suivant qu'il avait à se déplacer dans l'air ou à proximité du sol (L'aéronautique août 1922). En effet, à l'approche du sol, la traînée d'un corps fuselé augmente sensiblement par décollement de la couche limite (effet de divergent s'accompagnant d'une recompression brutale et de décollements de la couche limite).

L’idée de base expérimentée par Jaray et Klemperer lors d’essais systématiques dans la soufflerie du Comte Zeppelin à Friedrischshafen fut de créer des carrosseries profilées à la manière des ailes d’avion. Le gain fut important mais ces formes engendraient de la portance et donc de la traînée induite par la portance sous la forme de deux intenses tourbillons marginaux (bien visibles en automne sur les routes couvertes de feuilles mortes).

Mauboussin dans un article de L'aéronautique (N°174, Novembre 1933) fit part de ses travaux consistant à éliminer les principaux défauts de la carène Jarey (traînée induite et instabilité). Il proposa une carrosserie en forme d’aile verticale qui éliminait la traînée induite, puis un étagement des maîtres couples vers la poupe formant dérive stabilisatrice.
Cette évolution darwinienne conduisit les concepteurs à des formes en berlingot idéal en terme de traînée et de stabilité.

L’aboutissement de cette évolution se retrouve dans des véhicules comme la Mathis 333 ou la plus récente Daihatsu UFE III. "


Cette dernière est assez proche de l'idéal "raisonnable" en matière 'aérodynamique des véhicules routiers. A noter toutes les astuces des concepteurs pour maintenair l'écoulement adhérent le plus longtempts possible.

- En particulier au niveau des roues : pantalons de roues avec arrête vive du garde boue en amont la roue pour que les filets d'air décrochent franchement, puis arrête avec un grand rayon de raccordement en aval de la roue pour que les filets d'air fortements turbulent raccrochent le carènage.

- poupe tronquée : Ce n'est pas l'idéal du point de vue de l'aérodynamicien mais étant donné que la couche limite sera très épaisse compte tenue de tous les impédimenta situés en amont, il est préférable sur des véhicules médiocres aérodynamiquement de maitriser la zone de décollement par une poupe tronquée que de risquer un décollement prématuré plus en amont sur le carènage qui conduirait à une traînée de pression plus grande que celle du culot. De plus ça limite la longueur du véhicule ce qui est loin d'être un argument négligeable. C'est l'ingénieur Kamm qui le premier à expérimenté celà.
Précision : Pour un véhicule de record, une forme parfaitement fuselée qui se termine par une arrête éffilée ou pointue est évidément préférable. Mais les véhicules de records sont parfaitement polis, sans aspérité etc ...







Des exemples de carènages ultimes (malheureusement inadapté pour un vélomobile):
La PAC-CAR- II


Varna Diablo

Concernant le post illustré d'AERODYNE :

en quelques mots, es-tu en train de dire qu'un VM sera plus efficace (en aéro) avec une poupe tronquée ? Est-ce qu'une poupe tronquée doit être dôtée d'un petit aileron ou cela doit être absolument évitée ?

AERODYNE a écrit:

- poupe tronquée : Ce n'est pas l'idéal du point de vue de l'aérodynamicien mais étant donné que la couche limite sera très épaisse compte tenue de tous les impédimenta situés en amont, il est préférable sur des véhicules médiocres aérodynamiquement de maitriser la zone de décollement par une poupe tronquée que de risquer un décollement prématuré plus en amont sur le carènage qui conduirait à une traînée de pression plus grande que celle du culot. [...]

Ce décollement prématuré en amont sur le carénage, c'est bien ce qui est montré sur cette vidéo ?
https://www.youtube.com/watch?v=kDt0QTC9Xq0

salut Guilhem.
"Ce décollement prématuré en amont sur le carénage, c'est bien ce qui est montré sur cette vidéo ? "
https://www.youtube.com/watch?v=kDt0QTC9Xq0

Oui, bien qu'il soit difficile de conclure dans ce cas précis car on ne sait pas à quel nombre de reynolds est effectué l'essai et que apparement il sagit .d'une phase transitoire.
Ce qu'il faut retenir :

- Une forme fuselée sans troncatures est toujours meilleure mais elle est d'un encombrement incompatible avec une utilisation au quotidien et elle peux conduire à des problèmes d'instabilité aérodynamique à haute vitesse.

- Une petite troncature en lieu et place des décollements supposés est parfois meilleur car elle "fixe" la zone décollée (évitant ainsi une propagation plus en amont comme sur ta video) et diminue l'instabilité aérodynamique à haute vitesse.

- Sur les vélomobiles, il est illusoire d'éspérer obtenir une bonne proportion d'écoulement laminaire. Je rappelle que pour qu'il puisse s'établire, un écoulement laminaire requiert des surface au poli aérodynamique parfait (ex tole d'aluminium polie), pas de surface qui vibres, par de perturbations thermiques au ras du sol, pas de marches ou d'arrêtes dans le carènnage etc .... (Peut être que Varna Diablo et PAC- CAR II y arrivent mais regardez bien les surfaces ....)

- L'écoulement est donc forcément TURBULENT (à ne pas confondre comme c'est trop souvent le cas avec décollé). Pour minimiser la traînée aérodynamique, il faut donc en priorité traquer les DECOLLEMENTS aérodynamiques. Ces derniers sont à l'origine de traînée de pression car ils ne permettent pas la recompression de l'écoulement en aval de la forme fuselée. Il est TRES SIMPLE et très instructif de traquer ces décollements par la méthode des fils de laine décrite dans ma précédente publication disponible ici :
http://inter.action.free.fr/publications/2004-01-diagnostic-aero.pdf
J'y aborde les différentes méthodes expérimentales pour diagnostiquer des déficiences aérodynamiques et j'explique également le vocabulaire lié à ces phénomènes.



Le tableau noir me manque pour te tracer des petits shémas qui vallent mieux qu'un long discours. Si tu passes par Cachan, vient à l'IUT !

Pourquoi pas d'ailleurs organiser une petite causerie sur ce sujet "Optimisation énergétique des véhicules à propulsion humaine - Aerodynamique - trainée de roulement etc ...

On pourrait faire ça à l'iut si des personnes sont intérréssées ?

Quelqu'un a-t-il déjà lu "The Leading Edge: Aerodynamic Design of Ultra-Streamlined Land Vehicles" de Goro Tomai, voir ici? Cela semble être la "bible" de tout concepteur de véhicule léger aérodynamique (solar, cars, VPH, ...). Goro Tomai a étudié au Massachussets Institute for Technology où enseigne Mark Drela et a conçu avec succès plusieurs véhicules solaires.
Moi je m'offrirais bien ce bouquin pour Noël, si il n'est pas épuisé...

Samural