Etude aérodynamique des formules 1 Ferrari et Toyota

Résumé du document

Dans le cadre de travaux expérimentaux, nous avons étudié l'aérodynamique des maquettes de formules 1 (Ferrari et Toyota) mises à notre disposition au laboratoire d'aérodynamique. Notre travail a consisté à modéliser l'écoulement de l'air autour de la voiture grâce à une soufflerie. Nous avons alors pu effectuer différentes mesures et comparer plusieurs situations d'évolution de la maquette. Nous avons par exemple étudié l'effet du sol sur le comportement de la voiture en faisant varier sa hauteur ou la vitesse du tapis roulant, l'influence des ailerons avant et arrière sur les résultantes des forces aérodynamiques ou l'effet provoqué par les roues sur l'écoulement autour de la maquette.

Extraits

[...] Différentes configurations Légende : fente du haut – milieu – bas ; 0:bouché , 1:ouvert Le CZ est maximal pour la configuration où tout est ouvert, la configuration n'influence pas vraiment les CX. Etude de l'aileron avant L'aileron avant de MINARDI Influence de la roue et du tapis On remarque clairement que la roue a plus d'influence que le tapis sur l'aileron, bien qu'elle soit située en aval. Différentes configurations Si on cherche à diminuer les CZ en modifiant la configuration de l'aileron les CX augmentent aussi. On ne peux pas les faire varier indépendamment par cette méthode. Influence de la hauteur Les CX sont indépendants de la hauteur de l'aileron. [...]

[...] Effet des ailerons Influence sur la portance : Pour la FERRARI : Pour la TOYOTA : L'amélioration de la traînée pour la Toyota se fait au prix d'une portance supérieure, l'aileron avant de la Toyota est même légèrement portant Effet des ailerons Influence sur le point d'application de la résultante des forces aérodynamiques : La maquette Toyota est beaucoup plus équilibrée : l' écart entre « avant seul » et « arrière seul » sont moins importants que pour la Ferrari. On note aussi qu'en configuration normale, le point d'application des forces est légèrement en avant sur la Ferrari et légèrement en arrière sur la Toyota. Pour la Ferrari Pour la Toyota Influence des roues Influence des roues sur l'écoulement sous la maquette Les CP sont meilleurs avec les roues dans les diffuseurs, ceux-ci sont conçus pour fonctionner avec des roues. Par contre les roues dégradent la qualité de l'écoulement au niveau du fond plat. [...]

[...] La vitesse locale de l'écoulement est alors reliée à la vitesse de l'écoulement dans la veine par la relation : ATTENTION : Lorsque CP augmente, la vitesse diminue, on utilise donc, sur les représentations graphiques de CP une échelle inversée, de manière à bien mettre en évidence la variation de la vitesse. Nous verrons comment l'aérodynamisme de l'aileron est modifié quand on bouche certaines de ses fentes. L'aileron arrière de MINARDI L'aileron avant de MINARDI Nous allons chercher à mettre en évidence l'influence de la roue sur l'aileron avant et l'influence de l'inclinaison du flap sur son aérodynamisme. [...]

[...] Les quatre résistances sont montées selon un pont de Wheatstone Ce montage permet de déterminer dR et la déformation, qui est reliée à l'effort subi Il aurait suffit d'un capteur pour mesurer l'effort subi mais en en utilisant 4 on obtient une sensibilité 4 fois meilleure. Les capteurs de pression Le tube de Pitot : On mesure la différence entre pression totale et pression statique, laquelle permet par l'équation de Bernouilli d'obtenir la vitesse de l'écoulement. donc 0 Les maquettes Les deux maquettes de formule 1 Les maquettes sont munies d'ailerons amovibles et de prises de pression sur leur fond plat. [...]

[...] La position du point d'application de la résultante des forces aérodynamiques est apportée à la longueur séparant les axes des roue avant et arrières. On s'intéresse à : MESURES ET ANALYSES Effet de sol Influence du tapis roulant Mesures des CP sous la maquette de FERRARI : Avec le tapis les CP sont bien inférieurs, il se crée une dépression sous la maquette qui a tendance à la plaquer au sol. Influence du tapis roulant Mesures du profil de vitesse sous la FERRARI : La principale différence entre les deux situation est la vitesse limite qui est imposée à l'écoulement au voisinage du tapis (en h=0). [...]