Déflecteurs devant les roues avants?

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Castor Troy
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Déflecteurs devant les roues avants?

Message par Castor Troy » 11 févr. 2016 11:22

A quoi servent exactement ces déflecteurs devant les roues avants de plus de plus de voitures? :?: J'ai lu plein de versions différentes sur le net... :roll:

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vravolta
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Re: Déflecteurs devant les roues avants?

Message par vravolta » 28 févr. 2016 08:33

Les roues sont un des trucs les plus perturbants en termes de trainée aéro sur les autos récentes. Il est donc important de bien dimensionner le débit d'air qui arrive dans l'arche de roue pour ne pas perturber l'écoulement de la lame d'air latérale, le top étant soit le carénage des roues (pas possible à l'avant car les roues doivent pouvoir braquer et donc viendraient toucher le carénage) ou le air curtain à la BM X5 = les ouies d'air à travers les ailes pour gérer spécifiquement la lame à proximité des roues.
Ce truc doit aussi avoir un effet sur la dépression sous la voiture: en créant au bord du fond plat de l'air avec plus de pression dirigé vers l'extérieur, ca va avoir tendance derrière à extraire de l'air sous la voiture et donc éviter les vortex à la transition entre le dessous et le coté cf les winglets en bout d'aile sur les avions modernes.

A noter que pour les problèmes de bourrage, il est aussi possible de faire des extracteurs d'air dans les ailes, comme sur la GT3 RS par exemple ou il me semble la Ferrari 308 à l'époque.

Bref, d'une manière générale, l'objectif est de réduire les perturbations et donc la trainée et après, si y'a moyen, diminuer la pression sous la voiture.

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Re: Déflecteurs devant les roues avants?

Message par Mutorcs » 28 févr. 2016 12:56

Intéressant! Je me suis toujours demandé aussi!

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Re: Déflecteurs devant les roues avants?

Message par bence » 28 févr. 2016 13:57

vravolta a écrit :Les roues sont un des trucs les plus perturbants en termes de trainée aéro sur les autos récentes. Il est donc important de bien dimensionner le débit d'air qui arrive dans l'arche de roue pour ne pas perturber l'écoulement de la lame d'air latérale, le top étant soit le carénage des roues (pas possible à l'avant car les roues doivent pouvoir braquer et donc viendraient toucher le carénage) ou le air curtain à la BM X5 = les ouies d'air à travers les ailes pour gérer spécifiquement la lame à proximité des roues.
Ce truc doit aussi avoir un effet sur la dépression sous la voiture: en créant au bord du fond plat de l'air avec plus de pression dirigé vers l'extérieur, ca va avoir tendance derrière à extraire de l'air sous la voiture et donc éviter les vortex à la transition entre le dessous et le coté cf les winglets en bout d'aile sur les avions modernes.

A noter que pour les problèmes de bourrage, il est aussi possible de faire des extracteurs d'air dans les ailes, comme sur la GT3 RS par exemple ou il me semble la Ferrari 308 à l'époque.

Bref, d'une manière générale, l'objectif est de réduire les perturbations et donc la trainée et après, si y'a moyen, diminuer la pression sous la voiture.
Je ne comprends pas trop ce que tu veux dire. S'il y a dépression sous la voiture, c'est l'air "externe" qui va vouloir aller vers la basse pression, non? A mon avis, il n'y a pas assez de différence de pression entre les divers environnements d'une voiture de tourisme pour que ces effets soient importants. La trainée induite, c'est une affaire de différences de pression, doit pas y en avoir beaucoup dans ces situations, mais je me trompe peut-être.
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Re: Déflecteurs devant les roues avants?

Message par vravolta » 29 févr. 2016 06:44

Pour le dire autrement, pense à la voiture comme à une aile d'avion inversée (la tête en bas car on cherche la déportance et pas la portance). Et après, réfléchis au sens que devrait avoir le winglet de cette aile. Tu verras que c'est le même que le déflecteur. En fait, ce n'est pas une question de sens mais une question de rendre plus difficile la communication entre les 2 flux d'air qui créent de vortex et donc de la trainée.

Quant à la différence de pression, tu serais étonné: regarde à quelle vitesse l'arrière des voitures modernes se salit quand la route est sale: c'est la différence de pression entre le flux d'air au dessus de la voiture et celui en dessous de la voiture qui fait remonter la saleté de la route sur toute la partie AR de la voiture, même sur des autos très hautes comme un X5.

Pour la trainée, ce n'est pas une affaire de différence de pression mais d'écoulement turbulent (ca prend de l'énergie de brasser cet air). Et pour la déportance d'un fond plat, y'a une expérience toute simple à faire: prend une feuille de papier A4 que tu courbes au bout qui est face à toi, de manière à former l'équivalent d'un bord d'attaque. Souffle dessous avec une certaine force => la feuille va logiquement se lever. Maintenant souffle sur le bord d'attaque avec la même force: intuitivement, tu penserais que comme tu mets une surpression dessus la feuille, elle va se baisser. En fait elle va se lever, et environ avec 2 fois plus d'ampleur. Le truc derrière, c'est qu'un écoulement laminaire sur une surface lisse fait coller la surface aux filets d'air qui passent dessus. Si on exerce trop de forcesur la surface lisse pour la décoller des filets, on obtient le fameux phénomène de décrochage qui tire son nom du fait que les filets d'air se décrochent de la surface lisse, créant alors un écoulement turbulent. Et pour décrocher, y'a pas besoin d'aller vite. Si tu te fais un avion en papier dont tu plies le bord de fuite vers le haut, tu lances ton avion => il va voler vers le haut en ralentissant, puis décrocher pour reprendre de la vitesse et alors raccrocher => il va remonter alors vers le haut et ca continuera jusqu'au sol et otu ca, à la vitesse d'un simple avion en papier. Donc on le voit, ces phénomènes apparaissent à très basse vitesse et on a tout à gagner à les éviter: on gagne en conso, en tenue de route à haute vitesse, en bruit, en vibrations et tout ca pour un cout ridicule hormis celui de la recherche en soufflerie (qui est un cout fixe). Si tu regardes la génération actuelle de X5 vs la précédente, ils ont rajouté de petits déflecteurs verticaux sur la lunette AR, déflecteurs qui prolongent l'aileron de toit vers le bas et qui permettent d'avoir un écoulement moins turbulent à l'arrière de la voiture, et donc moins de trainée, la trainée étant un problème important sur un SUV de cette taille.

Et sinon, si tu veux avoir une idée d'à quel point l'aéro est importante dans la consommation, regarde la Tesla Model S: comme l'autonomie est LE gros problème de la techno électrique, ils ont bossé ce point au max. Il en résulte une voiture basse, qui se rabaisse quand la vitesse augmente, longue et relativement lisse. Et ils se sont fatigués à intégrer des poignées de porte qui sortent électriquement (de mémoire, c'est 1000 balles le bout et y'en a 4 sur la voiture) pour réduire la trainée. Sur le fond, on se dit que c'est pas un petit truc comme une poignée de porte qui va changer la donne vu sa taille. Mais en fait, si. Ca crée de la trainée de manière plus importante que ce qu'on imagine. Idem pour les essuies glaces qui sont désormais planqués sous le capot (au point que sur la Tesla, il y a dans les menus une position pour les sortir et pouvoir en changer les balais).

Et enfin, une petite vidéo du test de la Model S en tunnel:


On ne voit pas bien, mais en fait, les grilles latérales à coté des antibrouillards sont en fait l'équivalent du déflecteur devant les roues AV, c'est juste que dans ce cas, comme la voiture se baisse très bas à haute vitesse, il était difficile de mettre un truc en dessous du plancher et donc il a été intégré dans le spoiler, derrière une grille.

A noter que ce qui fait le plus de trainée de nos jours, ce sont les rétros dont la taille a grossi avec les nouvelles normes, raison pour laquelle Tesla (et d'autres) travaillent à les remplacer par des cameras. Problème, c'est qu'une optique de camera sale déforme bien plus vite l'image que son équivalent miroir physique + il faut pouvoir montrer l'image selon tout un tas de conditions extrêmes d'éclairage, ce qu'il est compliqué d'obtenir avec les cameras actuelles et à un cout raisonnable. C'était prévu sur le prototype du Model X de Tesla, mais n'a pas été implémenté dans le modèle de production qui vient de sortir.

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Re: Déflecteurs devant les roues avants?

Message par bence » 01 mars 2016 00:15

vravolta a écrit :Pour le dire autrement, pense à la voiture comme à une aile d'avion inversée (la tête en bas car on cherche la déportance et pas la portance). Et après, réfléchis au sens que devrait avoir le winglet de cette aile. Tu verras que c'est le même que le déflecteur. En fait, ce n'est pas une question de sens mais une question de rendre plus difficile la communication entre les 2 flux d'air qui créent de vortex et donc de la trainée.
Suis toujours pas certain de te suivre. J'ai bien compris l'image de l'aile à l'envers, mais j'ai plus de peine à arriver à ce déflecteur là où il est, ne devrait-il pas être sur les côtés en suivant cette analogie plutôt que face au flux? J'ai d'autant plus de peine que j'ai l'impression qu'une voiture tient plus d'une aile ... l'endroit qu'à l'envers niveau profil.
vravolta a écrit :Quant à la différence de pression, tu serais étonné: regarde à quelle vitesse l'arrière des voitures modernes se salit quand la route est sale: c'est la différence de pression entre le flux d'air au dessus de la voiture et celui en dessous de la voiture qui fait remonter la saleté de la route sur toute la partie AR de la voiture, même sur des autos très hautes comme un X5.
Là par contre, je suis quasi convaincu que si les voitures se salissent, spécialement celle aux surfaces arrières verticales, c'est simplement le résultat des turbulences derrière la voiture car le flux perd sa surface d'adhérence d'un coup. Si elles avaient un profil arrière en goutte d'eau, qu'importe le delta de pression dessus dessous, le problème serait résolu. Trainée de forme qui n'est pas la même chose que la trainée induite sur une aile d'avion.
vravolta a écrit :Pour la trainée, ce n'est pas une affaire de différence de pression mais d'écoulement turbulent (ca prend de l'énergie de brasser cet air). Et pour la déportance d'un fond plat, y'a une expérience toute simple à faire: prend une feuille de papier A4 que tu courbes au bout qui est face à toi, de manière à former l'équivalent d'un bord d'attaque. Souffle dessous avec une certaine force => la feuille va logiquement se lever. Maintenant souffle sur le bord d'attaque avec la même force: intuitivement, tu penserais que comme tu mets une surpression dessus la feuille, elle va se baisser. En fait elle va se lever, et environ avec 2 fois plus d'ampleur. Le truc derrière, c'est qu'un écoulement laminaire sur une surface lisse fait coller la surface aux filets d'air qui passent dessus. Si on exerce trop de forcesur la surface lisse pour la décoller des filets, on obtient le fameux phénomène de décrochage qui tire son nom du fait que les filets d'air se décrochent de la surface lisse, créant alors un écoulement turbulent. Et pour décrocher, y'a pas besoin d'aller vite. Si tu te fais un avion en papier dont tu plies le bord de fuite vers le haut, tu lances ton avion => il va voler vers le haut en ralentissant, puis décrocher pour reprendre de la vitesse et alors raccrocher => il va remonter alors vers le haut et ca continuera jusqu'au sol et otu ca, à la vitesse d'un simple avion en papier. Donc on le voit, ces phénomènes apparaissent à très basse vitesse et on a tout à gagner à les éviter: on gagne en conso, en tenue de route à haute vitesse, en bruit, en vibrations et tout ca pour un cout ridicule hormis celui de la recherche en soufflerie (qui est un cout fixe). Si tu regardes la génération actuelle de X5 vs la précédente, ils ont rajouté de petits déflecteurs verticaux sur la lunette AR, déflecteurs qui prolongent l'aileron de toit vers le bas et qui permettent d'avoir un écoulement moins turbulent à l'arrière de la voiture, et donc moins de trainée, la trainée étant un problème important sur un SUV de cette taille.
La trainée de forme n'est pas une question de différence de pression, la trainée induite (donc l'analogie des vortex atténués par winglets) est une question de différences de pression. Plus un avion va vite, moins il génère de trainée induite (prop. à 1/v2, plus il est rapide, moins il est cabré, moins il brasse l'air, moins il y a de deltap entre haut et bas, la vitesse du flux gère le gros de la portance à haute vitesse), mais de plus en plus de trainée de forme elle proportionnelle à v2. Pour moi, une voiture c'est 95% trainée de forme, s'il y avait un réel enjeu "aile", nos voitures décolleraient bien avant leur vitesse max ou écraseraient leurs amortisseurs bien avant la vitesse max. Il serait intéressant d'avoir des infos sur une voiture posée sur corner scales en soufflerie, je doute qu'il se passe grand chose. La portance, décrochage, etc, j'ai compris, c'est en revanche plus vicieux que ça car sur un avion on cherche même volontairement à rendre le flux "légèrement turbulent" pour ... éviter le décrochage. Un flux parfaitement laminaire n'adhérant pas à un profil -> générateurs de vortex qui "piquent" l'énergie au flux non-perturbé au dessus de la couche limite, qui elle est forcée d'aller d'une pression basse à une pression haute, ce qui est contre nature. Le décrochage, c'est en fait la perte totale de l'énergie de la couche limite (elle n'en a plus assez pour finir son chemin low -> high), qui du coup se décompose en turbulence. Ce que je comprends en fait pas c'est le mix des deux types de trainées dans l'argument. Le déflecteurs en prolongement du toit c'est aussi du streamlining, lutte contre la trainée de forme (turbulence derrière le profil car le flux n'a plus rien pour s'accrocher) qui n'est pas la même chose que la trainée induite contre laquelle on peut lutter (entre autres) avec des winglets.

vravolta a écrit :Et sinon, si tu veux avoir une idée d'à quel point l'aéro est importante dans la consommation, regarde la Tesla Model S: comme l'autonomie est LE gros problème de la techno électrique, ils ont bossé ce point au max. Il en résulte une voiture basse, qui se rabaisse quand la vitesse augmente, longue et relativement lisse. Et ils se sont fatigués à intégrer des poignées de porte qui sortent électriquement (de mémoire, c'est 1000 balles le bout et y'en a 4 sur la voiture) pour réduire la trainée. Sur le fond, on se dit que c'est pas un petit truc comme une poignée de porte qui va changer la donne vu sa taille. Mais en fait, si. Ca crée de la trainée de manière plus importante que ce qu'on imagine. Idem pour les essuies glaces qui sont désormais planqués sous le capot (au point que sur la Tesla, il y a dans les menus une position pour les sortir et pouvoir en changer les balais).

Et enfin, une petite vidéo du test de la Model S en tunnel:


On ne voit pas bien, mais en fait, les grilles latérales à coté des antibrouillards sont en fait l'équivalent du déflecteur devant les roues AV, c'est juste que dans ce cas, comme la voiture se baisse très bas à haute vitesse, il était difficile de mettre un truc en dessous du plancher et donc il a été intégré dans le spoiler, derrière une grille.

A noter que ce qui fait le plus de trainée de nos jours, ce sont les rétros dont la taille a grossi avec les nouvelles normes, raison pour laquelle Tesla (et d'autres) travaillent à les remplacer par des cameras. Problème, c'est qu'une optique de camera sale déforme bien plus vite l'image que son équivalent miroir physique + il faut pouvoir montrer l'image selon tout un tas de conditions extrêmes d'éclairage, ce qu'il est compliqué d'obtenir avec les cameras actuelles et à un cout raisonnable. C'était prévu sur le prototype du Model X de Tesla, mais n'a pas été implémenté dans le modèle de production qui vient de sortir.
Alors ça, clairement, je suis d'accord. L'aéro est super importante sur nos voitures, c'est clair que faire bouger tout cet air demande de l'énergie, mon incompréhension est ailleurs en fait. :wink:
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Re: Déflecteurs devant les roues avants?

Message par Castor Troy » 01 mars 2016 07:32

Merci beaucoup pour ces explications! :wink:
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Re: Déflecteurs devant les roues avants?

Message par vravolta » 01 mars 2016 21:46

Pour savoir dans quel sens est l'aile que représente une voiture, il faut se rappeler qu'une partie de cette aile est virtuelle, comme l'est le bord d'attaque d'une aile de parapente qui est en fait formé par la surpression en avant de la partie en tissus. Et donc il ne faut pas s'arrêter à la forme physique de la voiture mais lui ajouter la forme apparente du point de vue de l'aéro.

Tu parles à juste titre de la forme de goutte d'eau. Les travaux de Kamm ont démontré qu'il n'était pas nécessaire d'avoir physiquement la fin de la queue de la goutte d'eau et qu'en la coupant à environ 50% de sa taille, le flux d'air se comportait comme si elle était physiquement entière et donc il n'était pas besoin d'emporter un lourd et encombrant porte a faux en forme de queue de goutte d'eau pour avoir les bénéfices de la forme de cette dernière.

Après, il faut se gaffer car y'a pas que l'effet déportance. Des autos comme la Laferrari génèrent plus de 500 kgs d'appui à 250 km/h, mais une bonne partie est due à l'effet de sol. Y'a un moyen simple de sentir cet effet: prendre un compresseur muni de sa soufflette. mettre un espace de 1mm entre son pouce et son index et souffler avec la soufflette. Les 2 doigts, loin de se séparer du fait de la surpression, vont en fait se coller. C'est ce qu'il se passe avec l'effet de sol qui colle la voiture à la route.

Une idée des pressions autour d'une auto pour faire avancer le débat: vert = pression normale, rouge, surpression, bleu, dépression.
http://s61.photobucket.com/user/gp_fill ... l.jpg.html

Et donc on voit bien la gosse dépression derrière le pan tronqué (image en bas à gauche) qui récupère les saletés du dessous de la voiture et les dépose sur l'arrière de l'auto. Après, oui cette dépression crée aussi des tourbillons. Mais j'ai aussi des tourbillons sur les rétros et sur la face avant de mon X5. Sauf qu'il me faut pas 10 bornes de roulage pour devoir nettoyer ma camera de recul alors que je ne passe le doigt sur ma camera AV et celles des rétros qu'une fois par semaine soit 800 bornes de roulage. Donc la turbulence en tant que telle n'est à mon avis pas l'explication de la salissure vu que j'en ai aux 3 endroits. En revanche, je n'ai pas de dépressions significative sur les rétros et peu sur la face AV.

Pour le positionnement du déflecteur, il faut se rappeler que sous la voiture, on n'est pas comme dans l'air libre et donc se pose la question de la forme de l'écoulement là bas dessous. Se pose aussi la question de si de l'air n'arrive pas depuis le passage de roue potentiellement en surpression voire que les batons de la jante ne génèrent pas un problème. Donc ces pièces sont placées de manière à casser des flux. Il peut y avoir des murs invisibles cf le bord d'attaque virtuel de l'aile de parapente. A quoi ressemble la surpression en avant de ce déflecteur? Mystère. Et ca pourrait même être une dépression cf la contre-intuitive petite zone bleue devant la voiture sur l'image du lien.

Bref, souvent en aéro, on regarde ce que ca donne puis on essaie des formes pour empêcher les phénomènes de se produire. Je me rappelle un reportage sur la mise au point de l'écureuil biturbine. Le monoturbine fonctionnait nickel. Ils ont fait le même en biturbine et là, machine super instable. Personne comprenait jusqu'à un vol à la tombée de la nuit au dessus d'une zone humide. Au retour du vol, hélico crépi de moustiques, à l'exception des petits ailerons stabilisateurs de la queue, juste avant le rotor de queue. Ils en ont déduit que le petit bossage imposé au capot moteur par la présence de 2 turbines déventait le stabilisateur. Ils lui ont rajouté 20 cms de chaque coté et l'affaire était réglée. Aucun modèle n'avait réussi à prédire cet effet de bord.

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