Aérodynamique du carénage

"faible reynolds": je voulais dire aux reynolds correspondants à des vitesses relativement peu élevées d'un VM (20-50km/h)

[mode délire on]
Le côté fripé/pas parfaitement lisse pourrait peut-être se transformer en atout: on pourrait imaginer qu'une tension judicieusement choisie de la toile pourrait avoir un effet peau de requin (pour le côté état de surface pas net) / peau de dauphin (pour le côté souple et amorti).
A savoir (pour autant que je me souvienne) repasser l'écoulement en mode laminaire / limiter le mode turbulent ... je dois avouer que je ne me souviens plus trop comment ça marchait, mais ça m'étonnerait bien que wikipedia n'ait pas quelque chose à dire là dessus.
[mode délire off]

Alors voici mon calcul :


Situation de vitesse limite en descente.

m g sin a = F
F = force de résistance de roulement + force de résistance aérodynamique
Je néglige :
- Couple résistant des roues.
- Pertes par effet de ventilation des roues.

force de résistance au roulement = m g u
force de résistance aérodynamique = 1/2 r S Cx v2

Calcul de l'angle de la pente a : vitesse 53 km/h, sans carénage.

m g sin a = m g u + 1/2 r S Cx v2
sin a = ( m g u + 1/2 r S Cx v2) / m g
a = arcsin ( m g u + 1/2 r S Cx v2 ) / m g

Masse m = 100 kg estimation
Accélération terrestre g = 9.81 m/s-2
Coefficient de force de résistance de roulement u = 0.005 estimation
Densité massique de l'air r = 1.293 kg/m3
Surface frontale S = 0.5 m2 estimation
Coefficient de forme aérodynamique Cx = 1 estimation
Vitesse v = 53/3.6 = 14.72 m/s

a = arcsin ( 100 x 9.81 x 0.005 + 0.5 x 1.293 x 0.5 x 1 x 13.88^2 ) / ( 100 x 9.81 ) = 4.38° (pente = 7.6 %)

Calcul du Cx : Vitesse 70 km/h avec carénage :

m g sin a - m g u = 1/2 r S Cx v2
Cx = 2 ( m g sin a - m g u ) / ( r S v2 )

m = 100 kg
g = 9.81 m/s-2
u = 0.005 estimation
r = 1.293 kg/m3
S = 0.8 m2 estimation
v = 70/3.6 = 19.44 m/s

Cx = 2 x ( 100 x 9.81 x sin ( 4.38 ) - 100 x 9.81 x 0.005 ) / ( 1.293 x 0.8 x 19.44^2 ) = 0.36

Le résultat n'est qu'une projection pour voir dans quelle fouchette se trouve le Cx de l'Ov'bike.

Bonsoir.

j'ai mis en ligne des numérisations de :
MRAérodynamique : une série d'articles très pédagogique publiés par Jean Champenois dans la revue MRA.

Petit cadeau de la part d'Aérodyne :-)
http://inter.action.free.fr/tmp/MRA-Champenois.pdf

Bonne nuit

Calcoran a écrit:

Et ... euh ... pour ceusses d'entre nous qui n'ont pas trop d'idée d'ordre de grandeur, le Cx d'un VD, c'est de quel ordre? D'un VH? D'un trike? Il me semble avoir lu quelque part que le SCx d'un VD et celui d'une voiture sont quasiment identiques, ce qui m'amènerait à estimer le Cx d'un VD à quelque chose dans les 0.7-0.9 ... j'ai bon?

Pour avoir des valeurs de Cx et de Surface frontale, voici un lien intéressant: http://www.zzipper.com/documents/HPV_Paper.pdf

Et en effet on y voit que le Cx d'un VD de course en position couchée est de 0,83..0,85 pour une surface frontale de S=0,36m²
Les autres valeurs sont assez proches de celles trouvées par nicodz.

Bonne lecture

Samural

Cool, je n'étais pas si loin en fait avec mon estimation à la truelle . Comme quoi, une formation scientifique/ingénieur, ça peut servir .

HELP !!!

Est-ce que l'un d'entre vous qui intervenez sur les Cx, SCX, et autres joyeusetés, peut me résumer en quelques mots non techniques et orientant la conclusion de vos débats fort techniques depuis le début de cette semaine sur ce que serait ou ne serait pas l'Ov'Bike 1 en matière d'aéro... si cela ajoute des infos décisives aux conseils déjà très très clairs donnés plus haut par la page de Mark Drela ?

car je n'arrive pas du tout à suivre vos positions techniques qui me semblent contradictoires.

Merci ++ d'avance,
Cordialement

AERODYNE a écrit:

Bonsoir.

j'ai mis en ligne des numérisations de :
MRAérodynamique : une série d'articles très pédagogique publiés par Jean Champenois dans la revue MRA.

Petit cadeau de la part d'Aérodyne :-)
http://inter.action.free.fr/tmp/MRA-Champenois.pdf

Bonne nuit

ça, c'est vraiment sympa, je viens te telecharger ce document. "Malgré" le fait qu'il soit dedié à l'aeromodelisme ou l'aviation legere en general, sa lecture est super instructive, j'ai pas encore dévoré tous les chapitres mais il y en a certains qui ont retenus mon attention, comme celui dedié aux ecoulements caracterisés par de faibles nombres de reynolds.
encore merci !

Samural a écrit:

Pour avoir des valeurs de Cx et de Surface frontale, voici un lien intéressant: http://www.zzipper.com/documents/HPV_Paper.pdf
Et en effet on y voit que le Cx d'un VD de course en position couchée est de 0,83..0,85 pour une surface frontale de S=0,36m²l

Il y a aussi des indications sur Kreuzotter (cf Further results, drag area)

claude.plaimert a écrit:

HELP !!!

Est-ce que l'un d'entre vous qui intervenez sur les Cx, SCX, et autres joyeusetés, peut me résumer en quelques mots non techniques et orientant la conclusion de vos débats fort techniques depuis le début de cette semaine sur ce que serait ou ne serait pas l'Ov'Bike 1 en matière d'aéro... si cela ajoute des infos décisives aux conseils déjà très très clairs donnés plus haut par la page de Mark Drela ?

car je n'arrive pas du tout à suivre vos positions techniques qui me semblent contradictoires.

Merci ++ d'avance,
Cordialement

Si tu as un plan 3 vues (face/dessus/coté) ça serait super. Après c'est de la pifométrie surtout: pointe arrière longue, pas d'angles perpendiculaires à l'écoulement, le tout bien tendu (parce que si la toile bat c'est vraiment mauvais), et bien sûr minimisation de la surface frontale. Si tu veux un truc vraiment bien, c'est pas compliqué: tu reprends le plan du quest, qui a l'air pas mal du tout.

Au passage: Merci AERODYNE!

PS: mon estimation du rapport trainée de pression/trainée de frottement progresse. Pas vite (j'ai pas mal de taf), mais il avance.

Pour les intéressés une petite feuille de calcul réalisée ce soir avec les données de quelques véhicules (à compléter ou modifier comme bon vous semble) ainsi que calcul de puissance roulement et aéro correspondants.
Merci de me faire part des erreurs éventuelles.

Voici le lien:

http://dl.free.fr/qcbWMms2G

A+

knight a écrit:

Merci de me faire part des erreurs éventuelles.

Bonjour !

Il y en a une grosse : tu as exprimé la "masse" en Newton.

Je pense qu'un graphique en 2D permettrait de voir le point de rencontre des courbes avec plus de précision.


Et pour un Ov'bike, on met 0,005 en Crr1 ?


Bonne journée !


Cobus.

Ooooups, pardon et merci. Il s'agit naturellement du poids. Pour les courbes en 2D, nous sommes aussi d'accord, c'est plus lisible.

Pour les pneus de l'OV bike, je ne connais pas leur crr1.

Un crr1 de 0.005 correspond à une valeur trouvée sur internet pour des pneus Schwalbe Stelvio.

Je mettrai un fichier corrigé et complété (avec d'autres vehicules) bientôt.

@ knight

Merci pour ton outil. Effectivemet, un crr1 de 0.005 est une bonne valeur pour mes pneus Schwalbe

@ sparv

OK pour toutes tes suggestions simples sauf une : tu suggères une pointe arrière longue ... comme le Quest, mais cela ne va pas forcément dans le sens préconisé par Mark Drela d'une part, et d'autre part augmente fortement (et sans doute inutilement) l'emprise des vents latéraux, tout en imposant une longue place pour garer l'engin.

Outre toutes les indications trouvées ci-dessus dans les messages sur l'aéro, j'ai appris cet après midi de l'IUT d'Annecy que LE paramètre décisif de leurs expérimentations de vélo caréné de vitesse (118 km/h il y a quelques jours avec un cycliste non professionnel .... et tentative de passer les 130km/h ce samedi lors de l'ouverture de l'autoroute A41 avec un cycliste professionnel) est d'abord la surface frontale, puis ensuite la surface frontale et enfin la surface frontale dès lors que l'on se situe en dessous de 90 km/h .... étant entendu bien sûr qu'on fait pas n'importe quoi pour le fuselage.
Cette expérience vécue, faite et refaite de nombreuses fois, relativise grandement certains discours théoriques très savants

@ amidesign

Merci pour ton calcul du Cx de l'Ov'bike 1. IL y a donc encore pas mal de marge de progression pour arriver à un CX tendant vers 0,1.
Veux-tu que je te donne la surface S exacte de l'Ov'bike 1 c week-end ?

Cordialement

Volontiers pour la surface frontale.

Dans la page de calculs Excel la formule du Crr dynamique en F3 me dérange un peu. Je ne comprends pas pourquoi la vitesse H3 est en km/h. Mais bon si les paramètres sont donnés pour des km/h elle est juste, sinon c'est une erreur de plus.

Normalement le système "M. K. S. A. " est très répandu. (mètre, kilogramme, seconde, Ampère).

De plus, les quadricycles sont divisés par 3 et non pas par 4. La bicyclette aussi par 3 au lieu de 2. Toujours dans cette même formule du Crr.
Mais si la formule est indépendante du nombre de roue c'est OK.

Le système MKSA (ou système international d'unités) est très répandu...sauf semble t'il aux états-unis où a été édité le livre (The leading edge) duquel je tire ces formules...mes excuses donc si celles-ci ne semblent pas très orthodoxes.
Voici un lien vers un extrait mentionnant le calcul de coefficient de résistance au roulement.
Le nombre de roues est pris en compte (cellule C3).

http://dl.free.fr/qeKBA1dcn

Bonne journée.

Je sais, je ne suis pas un spécialiste en aérodynamite

Mais voilà ma vision en me calquant sur la PAC-car :


PAC-car.


Quille de voilier.


Maquette de cellule.


Tentative de réalisation d'un vélomobile.

A noter que la PAC-car est le véhicule le plus efficient du monde avec un vent de travers de 15° :

http://www.paccar.ethz.ch/technics/aerodynamics
http://www.paccar.ethz.ch/pictures/pac_car_II_miscellaneous/3?hires

Pour moi, tronquer c'est perdre des Joules.

elle est vraiment impressionante cette pac-car.... sur la maquette à l'echelle 1/2 en souflerie c'est un turbulateur sur le nez à l'avant de la maquette ?
en tous cas les aerodynamiciens ont l'air bien meilleur "techniquement" que les mecaniciens sur ce projet: le maillage de leur modele pour le calcul element finis est vraiment vilain distordu irregulier grossier et moche (bonjour la marge d'erreur), comparé au model pour la CFD.

Vous etes à la super pointe au niveau aerodynamique mais je m'interroge franchement sur la validité de tous ces calculs.
Pour exemple, en aéronautique, c'est la grande mode des drones et tous les industriels s'engouffrent dans la breche avec leurs BE. Et il sort des modéles qui ne pourront jamais voler en pratique(trop lourd, trop petit,....) et pourtant, tout cela à été validé par calcul aerodynamique, si bien, qu'a la fin, les industriels embauchent "en sous mains" des aeromodélistes qui ont une vision plus réalistes de la chose car ils se sont rendus comptes que ou les équations fonctionnent bien pour des avions réels, elles ne sont plus du tout dans le coup avec des petits modéles évoluant dans de faibles reynolds.Et que pour les résultats trouvés par calcul correspondent au vol du drone, il faut au moins minorer de 20% les résultat mathématiques.
Ma question est la suivante: Quand est il des résultats sur un vélomobile alors qu'il roule à basse vitesse, donc à faible reynolds?
Pour la pointe arriere,une pointe tronquée est moins efficace, mais tient on compte de l'effet propulsif du vent que l'on aura forcément dans le dos à un moment ou a un autre et qui annulera peut etre les avantages d'une pointe arriere carénée sur la totalité d'un circuit?

Si la PAC-car est pointue, et qu'elle détien le titre de champion du monde, c'est qu'il y a une raison.

Si elle était tronquée :
C'est un peu comme si tu prends un petit parachute de même surface que le tronquage et que tu le laisse trainer derrière le véhicule non tronqué.

Par fort vent arrière c'est comme si ce même petit parachute était acroché devant le véhicule.

http://www.paccar.ethz.ch/pictures/pac_car_II_nogaro_2005/3?hires
http://www.paccar.ethz.ch/pictures/pac_car_II_nogaro_2005/5?hires
http://www.paccar.ethz.ch/pictures/pac_car_II_ladoux_2005/3?hires

gluondufou a écrit:

je vous suggere de relire les 5 pages du sujet "Coefficient de pénétration dans l'air et autres chiffres" publié dans la section "velorizontal" de ce même forum, c'est instructif.

Je pense que Claude les as lu , mais c est mieux de parler de cas pratique que de théorie .

gryphon a écrit:

Vous etes à la super pointe au niveau aerodynamique mais je m'interroge franchement sur la validité de tous ces calculs.
Pour exemple, en aéronautique, c'est la grande mode des drones et tous les industriels s'engouffrent dans la breche avec leurs BE. Et il sort des modéles qui ne pourront jamais voler en pratique(trop lourd, trop petit,....) et pourtant, tout cela à été validé par calcul aerodynamique, si bien, qu'a la fin, les industriels embauchent "en sous mains" des aeromodélistes qui ont une vision plus réalistes de la chose car ils se sont rendus comptes que ou les équations fonctionnent bien pour des avions réels, elles ne sont plus du tout dans le coup avec des petits modéles évoluant dans de faibles reynolds.Et que pour les résultats trouvés par calcul correspondent au vol du drone, il faut au moins minorer de 20% les résultat mathématiques.

pour du volant ... mais pour du roulant l ecart entre la theorie et la realité est enorme, la partie aero de ce fil est sympa , mais pour son application sur le modele de claude est tout autre .
Enfin on parle d un velo , rien de plus , pas question de battre des records ou d esperer faire des ecomonies ( temps de trajet , conso energetique ) substantielles .

Claude ( les petites contradictions sont tres logique en aero , on arrive tous avec notre background de tout horizon , pas tous le meme vocabulaire , etc ) , l essentiel est le joli coup de crayon avec qq regle de base simpe , comme on dis souvent , ce qui est beau est efficace [/b]

gryphon a écrit:

Ma question est la suivante: Quand est il des résultats sur un vélomobile alors qu'il roule à basse vitesse, donc à faible reynolds?

(pas faible mais Re > 800 000 , a la louche , j avais compter 1 500 000 pour un streamliner ) il est capitale de savoir dans quelle viscuosité on navigue , on en determine ainsi la couche limite .

gryphon a écrit:

Pour la pointe arriere,une pointe tronquée est moins efficace, mais tient on compte de l'effet propulsif du vent que l'on aura forcément dans le dos à un moment ou a un autre et qui annulera peut etre les avantages d'une pointe arriere carénée sur la totalité d'un circuit?

une pointe tronquée n est pas moins efficace , ca depends sur quel vehicule elle est tout simplement ,sur la pac car 2( pour ceux la , je me suis tjs demandé "jupe" ou pas ? dans le cas de la pac car 1 ) c est efficace .( je sors pas les calculs , mais ca depends de la polaire XY de l aero du vehicule )

Sur un velo , celui qui arrive a me calculer l efficacité bravo . Mais sur 80 km , si c est pour gagner une poignée de seconde ... ou qq km/h en descente ...
D autant plus que Claude roule deja bien , rapide en descente , bonne allure sur faux plat , et l assistance dans les cotes .

dans le cas d ecoulement lent , c est plus interressant de parle carene que de fuselage ( claude ne roulera jamais " bille au milieu " cqfd )


le tyvex , ca prends la poussiere ? ca se lave ( a l eponge ) bien ? ( je cherche qqch dans son genre pour un projet )

@ amidesign

Voici précisément la surface frontale actuelle de l'Ov'Bike 1 : 0,64 m² (incluant naturellement les 3 roues, et le casque moto, c'est-à-dire en conditions réelles de fonctionnement quotidien).

Merci aux contributeurs de ce forum de m'avoir titillé avec vos super connaissances en aéro, ça m'a poussé à me "bouger le cul" sur ce chapitre dans lequel je n'y connais rien. Et rien que de mesurer cette surface frontale me permet de voir que je peux facilement la réduire pour arriver à 0,5 m²

@ Tioub

Je partage grosso modo tes impressions... réalistes. Je cherche le pragramatisme avant tout.

D'où la question suivante :

je crois naturellement aux résultats des expériences pragmatiques des gens de l'IUT d'Annecy (ceux qui roulent déjà à 118 km/h dans le vélo couché très très joliment fuselé, et qui cherchent les records) qui affirment : "le premier facteur pour gagner de l'efficacité aéro en dessous de 90 km/h en VPH, c'est de réduire la surface frontale, le deuxième facteur, c'est la surface frontale, et le troisème c'est encore la surface frontale".

Question : si, tous paramètres inchangés par ailleurs, je réduis la surface frontale à 0,50 m², soit une réduction de 28 %, est-ce que je peux espérer augmenter de 25 % ma vitesse de croisière habituelle sur le plat (sans moteur). Soit une vitesse de croisière passant de 35 km/h à 43 km/h ?
Et ma vitesse de descente de croisière de 65 à ... 81 km/h (65 x 1,25) ?

Les pros de l'aéro en disent quoi de ce genre de question pragmatique et basique pour mes petits mollets ? C'est oui, ou c'est non ?

Merci d'avance.
Cordialement

question de béotien....comment as tu mesuré ta surface frontale?
merci...
thierry

de tous les deriers posts et références citées ici, j'en déduis une chose: soigner l'avant au max, essayer d'être parabolique plutôt qu'elliptique pour la pointe (sur le 1er tiers) puis elliptique sur le 2è tiers (en rattrapant la tangente de la parabole au 1er tiers) puis faire la pointe "à l'arrache" en fonction de la praticité et de l'habitabilité et en soignant au plus l'état de surface et la courbure (plus la courbure est faible, mieux c'est).
la pointe arrière...? moi je vote pour du tronqué, voire même de la pointe tronquée ouverte, permettant une petite aspiration de l'air intérieur à l'habitacle. ceci permettrait de mettre une prise d'air frontale (sur le point d'arrêt, pour ceux qui savent pas ce qu'est un point d'arrêt, c'est le nez du VM, là où l'air est arrêté parce qu'il ne sait pas s'il doit aller à droite ou à gauche).
mais très franchement, je pense que réduire la surface frontale de 5 à 10% apportera bien plus que de faire une pointe nickel. faut pas se prendre le chou avec les détails en négligeant les gros points.

bref, des lignes les plus tendues possibles, pas de cassures, et une fois qu'un proto sera fait, quelques tests avec des brins de laine et on saura ce qui va et ce qui ne va pas. là viendra le temps de la prise de chou et des placement de turbulateurs et autres "astuces".

le but ici n'est pas un record, c'est un truc léger et performant, mais aussi simple à construire. ne pas perdre cet objectif de vue me parait indispensable.

pasteque a écrit:

question de béotien....comment as tu mesuré ta surface frontale?
merci...
thierry

https://velorizontal.1fr1.net/velorizontal-f2/quel-est-votre-scx-t6119.htm?highlight=votre+scx


y as une petite difference entre la surface frontale et le maitre couple ( le S de SC )

claude.plaimert a écrit:

@ Tioub

Je partage grosso modo tes impressions... réalistes. Je cherche le pragramatisme avant tout.

D'où la question suivante :

je crois naturellement aux résultats des expériences pragmatiques des gens de l'IUT d'Annecy (ceux qui roulent déjà à 118 km/h dans le vélo couché très très joliment fuselé, et qui cherchent les records) qui affirment : "le premier facteur pour gagner de l'efficacité aéro en dessous de 90 km/h en VPH, c'est de réduire la surface frontale, le deuxième facteur, c'est la surface frontale, et le troisème c'est encore la surface frontale".

Question : si, tous paramètres inchangés par ailleurs, je réduis la surface frontale à 0,50 m², soit une réduction de 28 %, est-ce que je peux espérer augmenter de 25 % ma vitesse de croisière habituelle sur le plat (sans moteur). Soit une vitesse de croisière passant de 35 km/h à 43 km/h ? A
Et ma vitesse de descente de croisière de 65 à ... 81 km/h (65 x 1,25) ? B

Les pros de l'aéro en disent quoi de ce genre de question pragmatique et basique pour mes petits mollets ? C'est oui, ou c'est non ?

Merci d'avance.
Cordialement

A
Théoriquement oui , ca serai le maxi , en reel ca serai moins , on maitrise pas tous les frottements.

B
Meme chose , mais avec encore plus de difference .

Le pb , c est que rien n est lineaire , que c est qd meme la theorie du chaos ces ecoulements . Sur un VM ou streamliner , ou l air est plus intime avec le fuselage , ca serai plus constant .

Sur votre modele , il dois y avoir des decrochements de filets de partout ( dans les tests , qd il y as qqch a gagner au bout , on vole a l huille , on repends une huile coloré sur le fuselage et on observe , mais la on est dans le tuning aero ) .

Si vous cherchez un modele plus aero a imiter pour le votre , celui de Christophe Chartier est bon .

Si il y as un volume inutile dans l avant , une rhinoplastie serai surement benefique . ( pareil pour la culotte de cheval , j amincirais l arriere , en laissant les roues a l air libre ,enfin chacun son choix )

Vous avez tous les elements en main .

Pollux toi qui aime le tronqué , bienvenue chez les "super critique"