Aérodynamisme automobile et Mécanique des fluides

La mécanique des fluides

est l’étude du comportement des fluides (liquides et gaz) et des forces internes associées. C’est une branche de la mécanique des milieux continus qui modélise la matière à l’aide de particules assez petites pour relever de l’analyse mathématique mais assez grandes par rapport aux molécules pour être décrites par des fonctions continues.

Elle se divise en deux parties :

la statique des fluides est l’étude des fluides au repos, qui se réduit pour l’essentiel à l’hydrostatique ;
la dynamique des fluides, l’étude des fluides en mouvement.

L’étude de la mécanique des fluides remonte au moins à l’époque de la Grèce antique avec Archimède qui fut à l’origine de la statique des fluides.

Aujourd’hui, la dynamique des fluides est un domaine actif de la recherche avec de nombreux problèmes non résolus ou partiellement résolus. Elle utilise systématiquement des méthodes numériques appelées « mécanique des fluides numérique » (MFN), ou en anglais computational fluid dynamics (CFD).

Dans certains problèmes particuliers, faute de modélisation numérique correcte des phénomènes, des modèles réduits sont utilisés. Pour cette raison, et aussi pour présenter des lois empiriques, la mécanique des fluides utilise systématiquement des nombres sans dimension.

L’aérodynamique automobile

est l’étude des phénomènes aérodynamiques induits par l’écoulement de l’air autour d’un véhicule automobile en mouvement.

La connaissance de ces phénomènes permet entre autres, de réduire la consommation des véhicules en diminuant leur traînée, d’améliorer leur comportement routier en influant sur leur portance (ou leur déportance) et de diminuer les phénomènes aéroacoustiques ainsi que les turbulences à haute vitesse.

Prise en compte très tôt dans l’histoire de l’automobile, à l’image de La Jamais contente profilée comme une torpille, l’aérodynamique automobile a pris de l’ampleur dans les années 1930.

C’est en effet en 1934 aux États-Unis que la Chrysler Airflow, première automobile de série dessinée en respectant un profil aérodynamique, voit le jour. Par la suite, les automobiles ne vont cesser de s’améliorer, notamment après l’apparition des Formule 1 dont le championnat suscite encore aujourd’hui beaucoup d’effervescence dans ce domaine.

L’aérodynamique étant intrinsèquement liée à la mécanique des fluides, les essais en soufflerie sont aujourd’hui devenus indispensables aux constructeurs automobiles.

Par ailleurs, en raison des phénomènes complexes mis en jeu en aérodynamique, ces derniers — et plus particulièrement les écuries de courses — ont également recours au calcul numérique (ou CFD pour « Computational Fluid Dynamics ») pour résoudre leurs problèmes.

Exemple avec la  voiture :

Hennessey Venom GT

Fabricant : Hennessey Performance Engineering

La Hennessey Venom GT est une voiture de sport basée sur le châssis et la carrosserie rallongés de la Lotus Exige, œuvre du préparateur américain Hennessey Performance Engineering

Propulsée par le V8 de 7 litres de la Corvette Z06 doté de deux turbos et d’une boîte 6-rapports Ricardo plc, la Venom GT peut développer jusqu’à 1 244 ch1. Elle réalise le 0 à 100 en 2,6 secondes et atteint une vitesse maximale de plus de 430 km/h.

Le système de freinage est en céramique carbone.

Ajustable en puissance sur trois réglages (800, 1 000 et 1 244 ch), elle affiche un rapport poids/puissance maximal de 1/1.

Elle est détentrice depuis le 23 janvier 2013, du record de l’accélération la plus rapide sur le 0 à 300 km/h, atteignant cette vitesse en 13,63 s2 sur la piste de l’aéroport d’Ellington (Texas).

Le temps est la moyenne de deux essais, l’un en 13,18 s et l’autre en 14,08 s3. Pour le record, homologué par le Livre Guinness des records, la puissance était réglée au maximum, à 1 244 ch.

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