Bonjour, nous n’avons finalement pas fait d’essai. Je n’ai rien d’autre à proposé que les liens que j’ai mis.
Bonne chance pour la suite.
Arnaud.
2 « J'aime »
Merci Arnaud pour tes encouragements! Suite à nos derniers essais, il semble que des tissus plus lourds pourraient également être de bons candidats pour un carénage gonflable. Voici un essai en roulant avec le carénage avant de 80 cm de largeur, fabriqué avec une bâche PVC de 576 g/m2 :
Ce carénage conserve sa forme en déplacement sans aucun support supplémentaire par rapport au skytex (il n’a pas de joncs ni de partie rigide à l’intérieur). Comme prévu, le gonflage est plus lent qu’avec le tissu ultraléger et le résultat est moins tendu, mais la rigidité de la bâche lui permet de maintenir sa forme naturellement à l’arrêt.
Nous avons identifié un problème : l’intérieur de la couture est trop rigide, ce qui empêche d’obtenir une courbure uniforme. Nous envisageons de résoudre ce souci en découpant des triangles dans la marge de couture, en l’adaptant à la courbure finale que le tissu doit prendre.
Figure 1 : a) photo du carénage en bâche PVC de 576 g/m2, la marge de couture trop rigide empêche une courbure uniforme, b) lignes de découpe du tissu en prélevant des triangles de la marge de couture.
4 « J'aime »
Voici le plein d’actus carénage de la semaine:
- Nous avons tenté de faire un carénage biosourcé (sans enduction). Nous avons cherché le coton le plus étanche à l’air que nous avions sous la main pour voir si cela suffisait (il était très difficile de respirer à travers). Malheureusement, la porosité était malgré tout trop importante et le carénage n’arrivait pas à rester gonflé. Dans le futur, nous allons tester avec une enduction.
Figure 1: Tests de gonflage du carénage coton non enduit.
- Nous avons placé les carénages avant et arrière sur une structure à taille réelle pour se rendre compte de l’habitabilité et l’aspect visuel de tels carénages sur un cadre (WOOOOOW)
.
.
Figure 2: Carénage monté sur structure octogonale en bois.
- Sinon, nous avons surtout concentré nos efforts sur l’optimisation aérodynamique. Notamment en étudiant la possibilité de laminariser une grande partie du carénage, à l’instar des planeurs ou de vélomobiles utilisés pour des records de vitesse.
Jusqu’à maintenant, nous avons travaillé avec des hypothèses de flux turbulent. Pour ceci, le corps de moindre traînée ressemble à un corps d’Eiffel (communément appelé goutte d’eau), que nous avons adopté dans nos designs précédents.
Or, nous sommes dans un régime (avec un Reynolds autour de Re=700’000) où la couche limite du flux d’air en contact du carénage est laminaire dans sa partie frontale, puis transite vers une couche limite turbulente. La partie laminaire crée une traînée beaucoup plus faible que la partie turbulente. Le but est donc de retarder autant que possible cette transition.
Figure 3: Couche limite typique autour d’un corps profilé (source: Paul S. Granville,1953. The calculation of the viscous drag of bodies of revolution)
Pour ce faire, nous allons suivre les travaux de Th. Lutz and S. Wagner (1998), et reculer la maître-section (la partie la plus large du profil) afin de créer un gradient de pression favorable à la laminarité dans les deux premiers tiers du profil environ.
Vous allez dire… pourquoi ils s’embêtent autant!? Voici les Cx de 4 corps 2D différents:
- Palette infinie = 2
- Cylindre = 0.3
- Corps d’Eiffel (flux turbulent)= 0.05
- Corps à laminarité étendue (transition a 60%) = 0.008
Figure 4: a) Trois corps 2D de même traînée (source : Bernard de Go Mars), b) Quatre corps 2D de même traînée (adaptation à partir de dessin de Bernard de Go Mars)
Donc, la traînée du corps à laminarité étendue serait d’environ 250 fois inférieure à la palette infinie (qu’on ne voit presque pas sur la figure d’ailleurs), environ 37 fois moindre que le cylindre ou 6 fois moins que le corps d’Eiffel…
En vrai le gain par rapport au corps d’Eiffel est moindre, car on peut l’optimiser et considérer un flux laminaire jusqu’à 20% de la corde et on obtient un Cx d’environ 0.02.
Mais dit d’une autre façon, en 3D, un carenage à laminarité étendue de 60cm de diamètre aurait sensiblement la même traînée (SCx= 0.0023) qu’une balle de tennis de 7cm de diamètre (sans prendre en compte les roues, casques, etc.) pour un volume 1440 fois plus grand.
Figure 5: a) Corps de révolution de moindre traînée laminaire b) balle de tennis
Bon, ça, c’est la théorie. En pratique, les turbulences et les irrégularités peuvent nuire à l’écoulement et le faire basculer de laminaire à turbulent. Dans les belles coques en carbone bien polies des vélomobiles la laminarisation a été réussie. Il reste à voir si la rugosité de nos tissus et les vibrations dues aux irrégularités des routes (par rapport aux conditions de circuit) nous permettent d’obtenir un gain quelconque…
Figure 6: VeloX2 du HumanPowerTeam Delf, record universitaire de vitesse à 129 Km/h (source: Bernard de Go Mars, 2013. Aérodynamique du corps d'Eiffel).
De plus, pour notre carénage gonflable, la distribution des pressions sur l’avant du profil se prête un peu moins bien pour se gonfler tout seul par rapport au modèle turbulent (l’écart entre surpression et dépression dans le premier tiers du profil est moindre).
Figure 7: Distribution des pressions autour du profil de moindre traînée turbulent (NACA0033) et laminaire (NACA 66-021).
Parfois, le mieux c’est juste de tester! Voici le prototype ‘cannelé’ en 50cm pour tester le gonflage de la partie avant du carénage
Figure 8 : Prototype ‘cannelé’ de la partie avant du carénage (environ 15% du profil) en 50cm.
Hourraaaaa!!! Bon, ce n’est pas fini… Mais on a réussi le premier test! 
6 « J'aime »
Un gros +++ pour vos superbes mises a jour, et un commentaire pour vous autoriser a en faire d’autres (j’ai lu que le forum limite les commentaires successifs au dessus de 2?)
2 « J'aime »
Super intéressant, continuez !!!
Question : comment tout ça se comporte lorsqu’il y a du vent latéral ou arrière? Par exemple dans la vallée du Rhône le mistral est présent régulièrement et sa vitesse est même assez souvent importante. Est-ce que dans ce cas la structure reste pliée sur elle même ou bien est-ce que le vent (latéral par exemple) la déporte?
2 « J'aime »
Merci Olivier pour ton intérêt. T’as ciblé une belle problématique . Ahh, la redoutable Bise engouffrée dans la vallée du Rhône. Effectivement, c’est un vrai challenge. Nous, dans les Alpes-Maritimes, on est souvent plus protégé du Mistral donc les épisodes avec du vent ‘extrême’ sont plus rares, mais ils existent, et effectivement, il faut les traiter!
Tout le système fonctionne sur un vent relatif positif (par rapport au véhicule qui avance). Si le vent arrière est plus important que la vitesse de déplacement, le carénage auto-gonflable ne marche pas… Tout n’est pas pour autant perdu! Je développe.
Déjà, pour le vent de travers, nous avons réussi à implémenter le ‘sharknose’ décrit un peu plus haut (Carénage souple auto-gonflable - #13 par guillermo), et en pratique, le carénage (au moins la version dite ‘turbulente’) se gonfle même avec un angle de vent relatif très élevé, sans support interne supplémentaire. La version ‘laminaire’ est, par contre, beaucoup plus délicate à gonfler dans cette situation précise.
Cependant, pour se prémunir de ces situations désavantageuses dans notre prototype de véhicule ‘opérationnel’, nous utiliserons fort probablement des joncs nitinol en renfort (ce qui permet de garder la forme tout en laissant la possibilité de le replier à l’arrêt ou en cas d’impact).
Par la suite, si le vent vient de l’arrière, le système ne va pas fonctionner (car le point de surpression serait à l’arrière)! Nous avons 3 options du coup, mais il faut les tester, on ne connaît pas encore la bonne réponse 
:
-Soit on le laisse comme ça et les joncs gardent la forme (cependant le tissu risque de flapper, faire du bruit et être désagréable à l’usage).
-Soit on replie le carénage gonflable afin que cela ne gêne pas… (low-tech). Ceci le rendant beaucoup plus résilient aux situations dites ‘extrêmes’. De toute façon, quand le vent est derrière, l’aérodynamisme est peu important (car le vent te pousse), il faut juste que ça ne cause pas une gêne ou des problèmes de sécurité.
-Soit on peut imaginer un système de gonflage alternatif par ventilateur (mid-tech). Cette possibilité peut paraître à première vue inintéressante… Car c’est dommage d’utiliser de l’électricité pour gonfler un carénage qui est censé diminuer la consommation 
. Cependant, si on choisit bien où l’air est prélevé, ceci peut avoir un effet de contrôle actif de la couche limite. En fait, le fait d’aspirer l’air sur la partie arrière du carénage peut stabiliser la laminarité du flux et diminuer la traînée de pression provenant du décollement de culot. En tout cas, des études ont été faites dans des fuselages de dirigeables, dans lequel l’air est aspiré par une fente et recyclé pour la propulsion par la suite. Sur les essais menés par Goldschmied, ceci permettait de réduire la puissance embarquée (propulsion et aspiration) à 65% de l’initial.
Figure 1: a) Modèle de soufflerie pour le contrôle actif de la couche limite, b) schéma dimensionnel montrant le ‘suction slot’, ou fente pour aspirer l’air à l’arrière du fuselage (source: F. R. Goldschmied, 1966. Integrated Hull Design, Boundary-Layer Control, and Propulsion of Submerged Bodies.)
Nous pourrions implémenter un système similaire qui vient aspirer l’air à l’arrière (sans faire trop de bruit quand même), gonfler le carénage, puis s’évacue par l’arrière du véhicule. Le bilan watt in/watt out est à calculer, mais il est possible qu’il soit positif même si le système est activé en permanence.
Enfin, on n’en est pas là ! et je ne sais pas si on voudrait aller aussi loin. Mais je le partage car cela me semble intéressant.
2 « J'aime »
Toujours très intéressantes vos avancées ! 
J’ai l’impression que vous avez bien en tête les écarts entre théorie et pratique : la géométrie, l’état de surface, … qui feront que les gains de l’aérodynamisme seront intéressant ou pas au final.
Je peux vous proposer de partager notre approche sur la partie mesure de du SCx réel avec la méthode coast down et un arduino, il est possible de faire rapidement des comparaison avec et sans carénage sur le terrain en grandeur nature.
(équipe moskitOS Cahier des charges d'un carénage - Forum moskitOS)
2 « J'aime »
Merci beaucoup Mat pour avoir partagé le lien de votre forum. Je constate que vous avez réalisé un excellent travail en rassemblant des ressources intéressantes sur le sujet !
Effectivement, dans le domaine du parapente, des améliorations significatives de la traînée des sellettes ont été obtenues grâce à des concepts similaires, ce qui laisse penser que ‹ en théorie › c’est également envisageable pour nous. Cependant, il est important de rester vigilant face aux nombreuses contraintes supplémentaires que ‹ en pratique › implique un véhicule en contact avec le sol.
Actuellement, nous ne pouvons pas nous engager dans des analyses ou des optimisations trop poussées, car nous avons un délai serré pour intégrer cette technique dans nos véhicules (nous espérons avoir deux véhicules opérationnels dans six mois). Nous allons tester ce qui fonctionne pour nous, avec un peu de bon sens, et par la suite, il sera effectivement nécessaire de mesurer ! Pour cela, ce serait un plaisir d’utiliser votre méthode de mesure du SCx basée sur la technique du coast down 
. Je suis convaincu que nous pourrons également découvrir d’autres synergies entre vos travaux sur MosquitOS et nos véhicules GFG dans les mois à venir. 
Je profite de l’occasion pour partager les tests de gonflage du carénage arrière ‘chapeau de magicien’ réalisés ce matin. À noter que ce n’est pas un design fonctionnel à adapter sur un vélo (dans son état actuel, le carénage arrière pourrait s’emmêler dans la roue arrière du vélo dans certaines conditions). Mais pour les essais, c’est parfait 
Figure 1 : a) Prototype ‘chapeau de magicien’ de la partie arrière du carénage laminaire (environ 30% du profil) en 50 cm, b) prototypes ‘cannelé’ et ‘chapeau de magicien’ sur un vélo d’essai à l’arrêt. Les deux parties sont reliées par un conduit pour le passage de l’air, c) vélo d’essai en mouvement avec les carénages gonflés.
3 « J'aime »
je trouve vos essais inspirants (et fun !!)
j’aime ce concept d’utiliser l’air lui-même pour améliorer la pénétration dans l’air !!
ça me fait penser à ces canalisations en métal qui transportent des grains (maïs par exemple) où la problématique est que les coudes s’usent très vite par l’abrasion et les chocs.
Une solution a été de concevoir un coude moins courbe avec un renfoncement qui naturellement stocke du maïs dans l’angle : c’est le contraire de ce que l’on pourrait envisager.
Mais ainsi ce sont des grains de maïs eux-mêmes qui s’usent au contact des grains de maïs !! puis ils sont naturellement renouvelés… les coudes ne s’usent plus ! tadaaa
3 « J'aime »