La nouvelle mode vestimentaire !
"Je pratique le ski de vitesse (Kilomètre Lancé), nous avons derrière notre mollet un carénage de max 30 cm de corde avec la jambe. Quelle serait la forme idéal de cet carénage?"
Les réponses de Michaël et Bernard :
"Caréner vos mollets est une excellente chose. Cette pratique m'a d'autant plus intéressé que je suis en train de rédiger un texte sur la forme des corps de moindre traînée aérodynamique (corps que j'appelle Corps d'Eiffel car c'est lui qui les a révélés au monde au début du XXème siècle).
Vers le début de ce texte (en cours d'achèvement), je fais référence à votre sport en écrivant :
"Dans les compétitions de ski de vitesses, le carénage des mollets des descendeurs est réalisé sous la forme de corps d’Eiffel 2D :
On ne voit pas d’ailleurs pas pourquoi leurs fesses ne seraient pas également carénées."
C'est évidemment ce que fait remarquer aussi Michaël dans sa réponse (reprise après mon courriel). Nous reviendrons plus loin sur vos fesses d'acier.
Pour ce qui est du carénage de vos mollets d'airain, Michaël vous répond : "la forme avant du carénage n'a pas une très grande importance" : L'avant des formes carénées présente en effet une traînée très faible. Ainsi certaine ogives de fusées présentent une traînée négative (elles tirent la fusée vers l'avant, du moins en subsonique). Cela paraît évidemment paradoxal, mais c'est ainsi.
"Ce qui compte, c'est la forme arrière" : Michaël exprime ainsi le principe suivant : Ce qui est le plus important, c'est que l'écoulement autour de vos mollets ne décolle pas du carénage. Si l'écoulement décolle, il y a formation de tourbillons (disons comme à l'arrière des piles des ponts). Et là, la Traînée passe au régime supérieur (elle augmente d'un facteur 10).
"Et, celle-ci me semble plutôt bien proportionnée (longueur de la corde = 3 x le diamètre du mollet)" : Michaël veut dire que l'ensemble de votre carénage doit faire une longueur de 3 fois son épaisseur (ou un peu plus) : le corps de moindre traînée 2D est en effet idéalement long de 3,3 fois son épaisseur.
De ce point de vue là, vous êtes OK, donc.
Michaël continue : "Compte tenu du très faible nombre de Reynolds de cette zone" : Le dit nombre de Reynolds caractérise l'écoulement. C'est un nombre adimensionnel (sans dimension, comme le nombre Pi) et, à ce titre, il doit être utilisé tel quel par les extraterrestres de tout l'Univers (sans nécessiter de conversion comme celle que nécessite le passage des pieds britanniques au mètre)(c'est heureux car les extraterrestres n'ont sans doute pas la même conception des pieds que nous).
En aérodynamique, et dans la pratique des essais en soufflerie, il s'avère qu'à nombre de Reynolds égal, on observe toujours le même type d'écoulement.
Pour trouver le nombre de Reynolds de vos carénages de mollet, il faut multiplier la longueur de chaque carénage (en m) par votre vitesse (en m/s) et le tout par 70 000.
Si l'on prend 0,3m et 200 Km/h (56 m/s), cela fait un nombre de Reynolds de 1,2 million à peu près.
"peut-être faudrait-il s'assurer que la couche limite a bien transité (de laminaire en turbulent) pour être sûr qu'il n'y a pas de décollement laminaire" : D'après mes courbes, vous semblez bons, c-à-d que le Reynolds a fait que la Couche Limite de l'écoulement autour de votre carénage aura "transité" (depuis le régime Laminaire jusqu'au régime Turbulent).
Cette évolution (cette "transition") rend (paradoxalement) l'écoulement plus "collant" autour de votre carénage et en tout cas moins sujet au décollement (décollement que Michaël appelle "décollement laminaire"). Michaël a raison de dire que la réalité de cette transition vaudrait d'être vérifiée car s'il n'y a pas eu transition, le Traînée aérodynamique de votre carénage (ou plutôt des parties du carénage qui fonctionnent) est multipliée par un facteur de l'ordre de dix (comme dit plus haut). Pour vérifier s'il y a des décollement ou pas sur la partie arrière de votre carénage de mollet, il faut coller des fils de laine sur l'arrière du carénage de vos mollets. Matthieu Barreau à rédigé un article sur les méthodes de diagnostique aérodynamique disponible dans la rubrique "publication du site d'Inter Action.
"Pour provoquer cette transition, il faudrait créer une discontinuité de surface. Je pense qu'un simple scotch collé verticalement de part et d'autre du tibia (mais en avant de l'épaisseur maximale)" : Traditionnellement, on assure de cette façon une transition "forcée" de la Couche Limite, par des dispositifs qui augmentent légèrement la Traînée dans la partie avant du carénage mais qui la diminue incomparablement plus dans sa partie arrière.
On appelle ça des "turbulateurs" (on les trouve, par exemple, sur certains montant de trapèze de deltaplane). Les petits cratères qui ornent les balles de golf et les poils qui agrémentent les balles de tennis sont un autre genre de dispositifs turbulateurs.
"le carénage du 1/3 haut de votre jambe n'a aucune utilité dans la mesure où il se trouve dans la zone décollée du bras et de la main tenant la poignée du bâton de ski." : C'est vrai, mais il n'est pas gênant non plus. Michaël veut dire qu'il y a là une zone qui gagnerait à recevoir un genre de carénage global, ou, sinon global, composé d'éléments assurant la continuité aérodynamique (comme vos casques constituent un élément en continuité avec les épaules qui le suivent).
"le 1/5 bas du carénage est tronqué en biais derrière le talon et ouvre un culot derrière lui.": Ouvrir un culot, c'est créer une zone de turbulence comme on en voit au cul des camions (ou, toujours, des piles de ponts).
"Il faudrait combler cet espace par une partie de carénage souple, englobant si possible le système d'accroche au ski" : Ceci vous sera facile. Vous pourrez laisser dépasser un peu la languette libérant les fixations. La partie avant des fixation gagnera évidemment à être caréné.
Concernant les sources de traînée : il y en a 2 très importantes :
" a) la plus importante : l'arrière du corps ramassé en forme d'œuf" : Il faut au moins que vous portiez un long cul de poule (ce sera dur au début, mais quand la mode sera lancée, ce sont ceux qui n'en auront pas qui auront l'air ridicules).
L'adoption du grand carénage corporel gonflable qu'évoque et dessine Michaël est évidemment une autre solution.
" b) les bras tenant les poignées de ski perturbant tout ce qui les suit" : Il faudrait, pour corriger localement ce défaut, habiller toute cette zone d'un tissu élastique, le coude lui-même étant épaissi vers l'arrière avec une forme conçue pour venir s'articuler sur le genou et le haut du tibia (pour obtenir ce que j'appelais plus haut une continuité aérodynamique).
C'est ce que signifie Michaël quand il écrit : "Pour les bras, idem. Il faut éviter tout interstice entre bras et cuisse, et entre bras et avant-bras"
Il poursuit :
"Un carénage gonflant incluant le tout, s'adaptant au casque et prenant sa pression totale au droit des mains devrait apporter une nette amélioration de la situation aérodynamique" : Ça, se serait l'idéal. Et une bonne façon de battre les records. Disons que ça pourrait être une deuxième intention...
Cette évolution pourrait faire l'objet d'étapes successives (sanctionnées par le chrono). Mais il faut aussi songer qu'à mesure qu'on carène un corps (et donc qu'on diminue sa traînée aérodynamique) on augmente aussi son potentiel d'instabilité aérodynamique (ici en lacet, essentiellement), or l'un des problèmes de votre sport est évidemment la stabilité de lacet qui ne vous est procuré que par les skis !
Cette création d'instabilité aérodynamique qu'entraîne le geste de caréner les corps constitue la deuxième partie du texte en voie d'achèvement que j'évoquais plus haut (spécialement pour les corps fuselés 3D auxquels vous finirez par ressembler lorsque vous serez entièrement caréné) :
http://perso.numericable.fr/gomars/aero_corps_d_eiffel.doc
Amicalement,
Bernard BERTIN & Michaël OFFERLIN
