Influence des montants arrières arrondis sur l'aérodynamique des véhicules bicorps

Influence of Afterbody Rounding on the Aerodynamics of a Fastback Vehicle

• Auteur / Autrice : Giacomo Rossitto
• Direction : Jacques Borée, Valérie Ferrand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des milieux fluides
• Date : Soutenance le 07/09/2016
• Etablissement(s) : Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique et aéronautique (Poitiers ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Groupe PSA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut supérieur de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse, Haute-Garonne). Département mécanique des structures et matériaux - Institut Pprime- ENSMA
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : David Lo Jacono, Olivier Cadot, Christophe Sicot, Fabien Harambat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Luc Aider, Martin Passmore

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tourbillons (mécanique des fluides)

Traînée (aérodynamique)

Automobiles -- Aérodynamique

Sillage (aérodynamique)

Mots clés libres

Vent latéral

Rayons de courbure

Crosswind

Rounded edges

Résumé

Pendant les dernières décennies les constructeurs automobiles ont été confrontés à la tâche difficile de réduire la consommation de carburant et les émissions de CO2. En réponse à cela, des processus d'optimisation ont été appliquées pour générer de nouvelles formes de véhicule pour réduire la traînée aérodynamique. Malheureusement, les formes optimales obtenues n’ont aucun signe distinctif pour se différentier entre les différentes marques. Les stylistes tentent aujourd'hui de redonner une signature de marque en proposant des formes «non-conventionnelles» caractérisés par des montants arrières fortement arrondis.Ce travail de thèse quantifié expérimentalement l'influence des montants arrondis sur l’aérodynamique des véhicules bi-corps (fastback). Rayonner l’arrêt entre le pavillon et la lunette du corps d’Ahmed s’avère efficace pour réduire la trainée. Ajouter un rayon de courbure sur les montants arrière latéraux ne modifie pas davantage la traînée. Cependant, l'effet net nul sur la trainée est dû à des modifications de traînée opposée.L'organisation du sillage proche et le transport de vorticité ont été analysés et relié à l'augmentation locale de la traînée. Pour augmenter encore la complexité et de la fidélité du modèle, un modèle a été réalisé en partenariat avec le département du style de PSA. La sensibilité au vent latéral a également été étudiée. Il a été montré que les montants arrières arrondis détériorent les performances en vent latéral. La compréhension des effets d'arrondi de la partie arrière des modèles de véhicule s’avère être valide malgré la complexité croissante des modèles. Enfin, des tests à l’échelle 1 on confirme les tendances observées sur les modèles à échelle réduite.

For the last decades car manufacturers have been facing the challenging task of reducing fuel consumption and CO2 emissions. In response to that, optimization processes have been applied to generate new vehicle shapes minimizing the aerodynamic drag. Since the obtained optimal shapes have no brand differentiating details, stylists are nowadays trying to give back a brand signature by proposing "non-conventional" shapes characterized by important rear pillars rounding. The present PhD work experimentally quantifies the influence of such afterbody rounding on the aerodynamic loads and on the flow field development over fastback vehicle models.Rounding the roof/backlight of the well-known Ahmed body intersection is shown to reduce drag. Surprisingly, additional rear curvature associated with side pillars rounding does not further modify the drag. However, the zero net effect is found to result from opposite drag effects. To further increase the complexity and fidelity of the model, a model is realized in partnership with the style department of PSA. Crosswind sensitivity is also investigated by means of yaw angle variation. It is shown that the rear ends with rounded edges deteriorate the lateral. The understanding of the afterbody rounding effects is shown to be valid even for increasing complexity of the models. Finally, full scale test confirms the trends observed with the scaled models.