Pierrick, notre nouveau pilote dunkerquois (F 1303) roule (très bien !) dans l'ancien char d'Alexis
Elève ingénieur, il a modélisé un char Gervais et nous livre ses premières conclusions
L’aérodynamique d’un char à voile de compétition
Faute de pouvoir rouler pendant le confinement, j’ai cherché à mieux rouler et me suis donc intéressé à l’aérodynamique de mon char.
Comme l’a très bien expliqué François, le vent est le carburant du char à voile. Mais le vent c’est aussi celui qui, quand il agit en force de trainée, s’oppose à notre accélération. Bien sûr, il faut aussi prendre en compte des paramètres très importants comme la pression des pneu, l’élasticité de l’essieu, la rigidité de la caisse, mais nous allons voir ici la composante aérodynamique qui est passionnante.
Pour analyser numériquement le comportement d’un objet dans un fluide, il faut d’abord disposer d’un modèle. Pour cela, il existe de nombreuses solutions gratuites comme Meshroom qui prennent en entrée des photos ( une centaine ) et vous donnent un modèle 3D. Il faut alors ajouter les roues, le mât et la voile pour avoir votre char à voile virtuel. Les perfectionnistes me reprocheront sûrement d’avoir approximé le casque du pilote par une sphère, il s’agit là de ne pas faire la tête trop grosse.
Comme le logiciel Ansys consomme beaucoup de ressource, il est difficile d’étudier à la fois le comportement de la voile et de la caisse en même temps. Pour ces graphiques j’ai choisi une vitesse de vent apparemment de 72km.h-1 et un angle par rapport au char de 20 degrés qui correspond à être au pré serré.
Le graphique représente la vitesse du vent dans un plan parallèle au sol et l’on distingue bien la trainée générée par l’essieu, les roues et la caisse.
Lorsque l’on prend en compte le bas de voile et la bôme, il apparait qu’un gros tourbillon se forme entre la caisse et la bôme et au-dessus de l’essieu. Des pilotes américains utilisent des bômes qui frôlent la caisse, à voir si cela apporte une solution.
Il est aussi intéressant de voir que sous l’arrière de la caisse, il se forme une zone de basse pression qui plaque l’arrière du char au sol. L’angle de remontée de la caisse influe sur cette zone et l’angle semble très bien réglé.
En haut de gréement, il se créé un tourbillon marginal, exactement comme sur les ailes d’avions dû à la différence de pression entre les 2 côtés de la voile. Les avions utilisent des Winglets pour réduire la trainée induite par ce phénomène mais pour l’instant aucun appendice de ce genre n’existe pour les voiles.
Il reste encore beaucoup de choses à étudier comme le comportement à différentes vitesses ou angles de vents, ainsi que les profils de mât, voile et essieu pour choisir les bons compromis à faire sur le sable. Suite au prochain épisode.
