D’après le brevet Yamaha déposé concernant les Downwash Ducts, ceux-ci servent seulement à améliorer le refroidissement, principalement du radiateur d’huile, mais en MotoGP la YZR-M1 n’a plus de sorties d’air chaud en bas du carénage depuis 2024, année de l’apparition de ces appendices sur ses flancs…
Comme toutes les MotoGP en sont équipées aujourd’hui, parfois
même doublés, il y a donc un autre intérêt à utiliser ces conduits
défecteurs d’air, et le seul moyen de comprendre leur effet est de
les simuler dans un logiciel de mécanique des fluides.
C’est ce qu’ont fait Borja González-Arcos et
Pedro Javier Gamez-Montero, du Département de
Mécanique des Fluides de l’Université Polytechnique de Catalogne, à
Terrassa, au Nord-Ouest de Barcelone.
Et mieux, ils ont publié en ligne le résultat de leur recherche, dans un long
document abondement illustré de 32 pages !
Pour ceux qui ne souhaiteraient pas le lire, voici le résumé très généraliste de leur étude.
« Ces dernières années, l’introduction d’appendices aérodynamiques et l’étude de leurs performances sur les motos MotoGP ont connu une croissance exponentielle. C’est en 2016, avec l’introduction du boîtier électronique unique, que la recherche de méthodes alternatives pour générer de l’appui, indépendantes de l’électronique embarquée, a débuté. Depuis, toutes sortes de spoilers, ailerons et déflecteurs ont été observés sur les carénages des motos MotoGP.
La dernière innovation majeure a été l’intégration par Ducati de déflecteurs de flux à l’avant et sous le carénage. L’objectif de cette étude était de tester deux hypothèses concernant les performances du déflecteur de flux, en répondant aux questions de recherche relatives à sa fonction et à son avantage aérodynamiques, en ligne droite et en virage.
Dans une phase préliminaire, une étude visuelle des motos
MotoGP a été menée, suivie de la conception d’un modèle 3D
CAO spécifique, conforme à la réglementation FIM 2022, pour la moto
et le déflecteur de flux.
Des simulations numériques à l’aide du logiciel
OpenFOAM ont ensuite été réalisées pour l’analyse
aérodynamique.
Enfin, la méthode Taguchi a été appliquée comme
stratégie efficace de simulation pour restreindre les
combinaisons de paramètres géométriques, réduire l’espace des
solutions, optimiser le nombre de simulations et analyser
statistiquement les résultats.
Les performances aérodynamiques du déflecteur de flux
dépendent fortement du flux d’entrée lorsque la moto est en ligne
droite.
Les résultats indiquent que tous les modèles de moto
inclinée équipée du déflecteur de flux, quelle que soit leur
géométrie, présentent un avantage aérodynamique, car l’appendice
génère une force d’appui avec une augmentation minimale du
coefficient de traînée. En virage, le séparateur de flux intégré au
déflecteur réduit l’influence néfaste de la rotation des roues sur
l’effet diffuseur en déviant le flux vers l’extérieur du virage,
créant ainsi une force d’appui
supplémentaire. »
Ajoutons à cela la conclusion des auteurs, et on comprendra pourquoi Yamaha les utilise aujourd’hui… même sans sortie d’air chaud à proximité !
« L’objectif de recherche de cette étude, qui
consistait à caractériser la performance aérodynamique des
déflecteurs de flux (« flow redirectors ») sur une moto de MotoGP,
a été atteint.
Les appendices déployés par Ducati, premier constructeur de la
grille MotoGP à mettre en œuvre ces déflecteurs, sont de dimensions
plus importantes que ceux utilisés par leurs rivaux. La Ducati
présente plusieurs caractéristiques permettant de monter ces
déflecteurs sans enfreindre les règlements de la FIM ni provoquer
de problèmes de fiabilité, comme un carénage étroit, une prise
d’air réduite vers le radiateur, et un bas de carénage
arrondi.
Confirmant une hypothèse initiale, les modèles CAO (CAD) spécifiques générés dans cette étude indiquent que la capacité à créer un vortex dans la partie inférieure de la moto en ligne droite est d’une grande importance, car elle déplace le sillage de la roue avant. Toutefois, les gains attendus en performance aérodynamique, en termes de réduction de traînée et de réduction de portance, n’ont été observés que sur un seul modèle. Les modèles en configuration rectiligne montrent également que la rotation de la roue a un effet aérodynamique significatif, en particulier dans la génération d’appui. Ainsi, la performance aérodynamique du déflecteur de flux est très sensible au type d’écoulement entrant lorsque la géométrie est en position rectiligne.
Les modèles en inclinaison révèlent que le
déflecteur de flux procure un avantage aérodynamique en termes
d’appui supplémentaire par rapport au modèle de référence,
ce qui se traduit par une diminution de Cl.
Cela vérifie l’hypothèse selon laquelle la fonction
principale de ces appendices est de générer de l’appui en
virage.
Contrairement aux modèles rectilignes, l’effet de la rotation
de la roue sur la performance aérodynamique est plus prévisible
lorsque la moto est inclinée, notamment pour la génération d’appui
: dans tous les cas, elle réduit quelque peu les avantages
aérodynamiques apportés par l’appendice. L’explication est que
l’écoulement affectant l’appendice du côté « intérieur » (celui qui
penche vers le virage) est moins perturbé, ce qui entraîne moins de
variations significatives de performance.
L’analyse aérodynamique est étayée par les résultats statistiques de la méthode de Taguchi, qui identifient le facteur de contrôle le plus significatif ainsi que la géométrie associée. De plus, les modèles qui se démarquent dans l’étude aérodynamique coïncident avec les combinaisons optimales obtenues dans l’analyse statistique.
Enfin, il convient de souligner qu’il s’agit d’une première approximation d’un plan d’expériences basé sur Taguchi pour l’analyse aérodynamique d’un déflecteur de flux ; les résultats sont donc préliminaires. Pour les travaux futurs, il est proposé d’élargir la matrice (davantage de simulations) ainsi que le nombre de niveaux (jusqu’à trois) pour les facteurs liés au séparateur de flux et à la position d’inclinaison, car ce sont eux qui se sont révélés les plus influents. En outre, des paramètres du modèle de turbulence et de la configuration de simulation pourront être introduits comme facteurs de bruit dans OpenFOAM® 7. »
Crédit images : Borja González-Arcos et Pedro Javier Gamez-Montero, du Département de Mécanique des Fluides de l’Université Polytechnique de Catalogne, à Terrassa
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