FR3109358A1 - AERODYNAMIC ELEMENT WITH CHEVRONS TRAILING EDGE FOR MOTOR VEHICLES - Google Patents
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Abstract
ELEMENT AERODYNAMIQUE AVEC BORD DE FUITE A CHEVRONS POUR VEHICULE AUTOMOBILE L’invention a trait à un élément extérieur (12) de véhicule automobile, comprenant une surface de guidage (14) d’un écoulement d’air principal (2) provoqué par le déplacement du véhicule, ladite surface de guidage (14) présentant un bord de fuite (16) séparant l’écoulement d’air principal (2) d’un écoulement d’air secondaire (4) en aval de l’élément extérieur (12). Le bord de fuite (16) présente, dans l’étendue de la surface de guidage (14), un profil en chevrons (16.1) pointant vers l’aval de manière à former, en aval de chacun desdits chevrons (16.1), entre les écoulements d’air primaire (2) et secondaire (4), deux tourbillons contrarotatifs (18, 20). (Figure à publier avec l'abrégé : Figure 4)The invention relates to an external element (12) of a motor vehicle, comprising a guide surface (14) of a main air flow (2) caused by the displacement of the vehicle, said guide surface (14) having a trailing edge (16) separating the main air flow (2) from a secondary air flow (4) downstream of the outer member (12) . The trailing edge (16) has, in the extent of the guide surface (14), a herringbone profile (16.1) pointing downstream so as to form, downstream of each of said rafters (16.1), between the primary (2) and secondary (4) air flows, two contra-rotating vortices (18, 20). (Figure to be published with the abstract: Figure 4)
Description
L’invention a trait au domaine de l’aérodynamique, plus particulièrement de l’aérodynamique de véhicules automobiles.The invention relates to the field of aerodynamics, more particularly the aerodynamics of motor vehicles.
La trainée aérodynamique d’un corps en mouvement dans un fluide, en l’occurrence l’air, est la résultante des forces exercées par l’écoulement fluide, qui s’oppose au mouvement du corps. Elle comprend la trainée de frottement liée au frottement du fluide le long des surfaces du corps et la trainée de forme dès lors que les lignes de courant de l'écoulement ne sont pas parallèles en tout point à la surface du corps. Dans le cas d’un véhicule automobile, la trainée de forme est la trainée principale. Elle est aussi la résultante de zones de dépression dues à une recirculation d’air provoquée par un décollement de l’écoulement le long de variations abruptes de la surface extérieure du véhicule. Ce phénomène est présent par exemple aux passages de roues, aux rétroviseurs extérieurs, au soubassement et surtout à la face arrière du véhicule. Il est communément admis que la face arrière d’un véhicule automobile contribue à concurrence de 25 à 30% de la trainée totale du véhicule.The aerodynamic drag of a moving body in a fluid, in this case air, is the result of the forces exerted by the fluid flow, which opposes the movement of the body. It includes the frictional drag related to the friction of the fluid along the surfaces of the body and the shape drag when the streamlines of the flow are not parallel at all points to the surface of the body. In the case of a motor vehicle, the shape drag is the main drag. It is also the result of areas of depression due to recirculation of air caused by a separation of the flow along abrupt variations of the exterior surface of the vehicle. This phenomenon is present, for example, in the wheel arches, the exterior mirrors, the underbody and especially the rear face of the vehicle. It is commonly accepted that the rear face of a motor vehicle contributes 25 to 30% of the total drag of the vehicle.
Les véhicules automobiles présentant un hayon, c’est-à-dire un couvercle de coffre arrière, comprenant une vitre, communément appelée lunette arrière, présentent l’inconvénient général qu’une zone de recirculation d’air se forme sur la face arrière du véhicule, provoquant une dépression et donc augmentant la trainée. Il est courant de prévoir un becquet situé à l’arrière du toit afin de fixer un point de décollement de l’écoulement et la pression en ce point, ainsi imposée en amont et en aval, faisant baisser l’intensité de la recirculation .Motor vehicles having a tailgate, that is to say a rear trunk lid, comprising a window, commonly called a rear window, have the general disadvantage that an air recirculation zone forms on the rear face of the vehicle, causing depression and therefore increasing drag. It is common to provide a spoiler located at the rear of the roof in order to fix a point of separation of the flow and the pressure at this point, thus imposed upstream and downstream, lowering the intensity of the recirculation.
Le document de brevet publié FR 3 059 964 A1 divulgue un becquet arrière pour véhicule automobile, comprenant des écopes escamotables, configurées pour, lorsqu’elles sont déployées, guider une partie de l’écoulement d’air à l’arrière du toit du véhicule directement vers le haut de la vitre arrière, de manière à la nettoyer.The published patent document FR 3 059 964 A1 discloses a rear spoiler for a motor vehicle, comprising retractable scoops, configured to, when they are deployed, guide part of the air flow at the rear of the roof of the vehicle. straight up the rear window to clean it.
Le document de brevet publié US 9,371,098 B divulgue un becquet arrière équipé de deux passages d’air à chacune des deux extrémités latérales, de manière à contrecarrer les vortex latéraux participants à la trainée aérodynamique.The published patent document US 9,371,098 B discloses a rear spoiler equipped with two air passages at each of the two lateral ends, so as to counteract the lateral vortices participating in the aerodynamic drag.
Le document de brevet publié GB 2 486 517 B2 divulgue un becquet arrière constitué de deux éléments distincts disposés de chaque côté latéral du hayon arrière et comprenant, chacun, une entrée d’air et une sortie d’air correspondante destinée à contrecarrer les vortex latéraux participants à la trainée aérodynamique.The published patent document GB 2 486 517 B2 discloses a rear spoiler consisting of two separate elements arranged on each lateral side of the rear tailgate and each comprising an air inlet and a corresponding air outlet intended to counteract the lateral vortices participants in aerodynamic drag.
Le document de brevet publié WO 2018/163528 A1 divulgue un accessoire aérodynamique disposé sur les flancs arrière d’un véhicule automobile et comportant des ailettes destinées à réduire l’effet de portance généré par la dépression sur la partie haute de la face arrière du véhicule.The published patent document WO 2018/163528 A1 discloses an aerodynamic accessory arranged on the rear sides of a motor vehicle and comprising fins intended to reduce the lift effect generated by the depression on the upper part of the rear face of the vehicle .
L’invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif de réduire la trainée provoquée par un bord de fuite séparant un écoulement fluide principal d’un écoulement fluide secondaire à recirculation.The aim of the invention is to overcome at least one of the drawbacks of the aforementioned state of the art. More particularly, the aim of the invention is to reduce the drag caused by a trailing edge separating a main fluid flow from a secondary recirculating fluid flow.
L’invention a pour objet un élément extérieur de véhicule automobile, comprenant une surface de guidage d’un écoulement d’air principal provoqué par le déplacement du véhicule, ladite surface de guidage présentant un bord de fuite séparant l’écoulement d’air principal d’un écoulement d’air secondaire en aval de l’élément extérieur ; remarquable en ce que le bord de fuite présente, dans l’étendue de la surface de guidage, un profil en chevrons pointant vers l’aval de manière à former, en aval de chacun desdits chevrons, entre les écoulements d’air primaire et secondaire, deux tourbillons contrarotatifs.The subject of the invention is an exterior element of a motor vehicle, comprising a surface for guiding a flow of main air caused by the movement of the vehicle, said guide surface having a trailing edge separating the flow of main air a secondary air flow downstream of the external element; remarkable in that the trailing edge has, in the extent of the guide surface, a herringbone profile pointing downstream so as to form, downstream of each of said chevrons, between the primary and secondary air flows , two counter-rotating tourbillons.
Les tourbillons contrarotatifs sont autour d’une direction principale s’étendant suivant une direction principale de l’écoulement d’air principal.Counter-rotating vortices are around a main direction extending along a main direction of the main airflow.
L’élément extérieur est un élément aérodynamique pour la carrosserie ou toute autre partie extérieure du véhicule automobile, comme notamment les roues, le soubassement ou les bras de suspension des roues.The external element is an aerodynamic element for the bodywork or any other external part of the motor vehicle, such as in particular the wheels, the underbody or the suspension arms of the wheels.
Selon un mode avantageux de l’invention, les chevrons sont au nombre d’au moins 3, préférentiellement au moins 4.According to an advantageous mode of the invention, the chevrons are at least 3 in number, preferably at least 4.
Selon un mode avantageux de l’invention, chaque chevron forme deux portions du bord de fuite, convergentes vers l’aval et formant un angle moyen inférieur à 180°, préférentiellement inférieur à 100°.According to an advantageous embodiment of the invention, each chevron forms two portions of the trailing edge, converging downstream and forming an average angle of less than 180°, preferably less than 100°.
Selon un mode avantageux de l’invention, le bord de fuite comprend des portions transversales reliant les extrémités aval des chevrons.According to an advantageous embodiment of the invention, the trailing edge comprises transverse portions connecting the downstream ends of the rafters.
Selon un mode avantageux de l’invention, la surface de guidage et le bord de fuite s’étendent transversalement à l’écoulement d’air principal, entre deux extrémités transversales et entre deux plans distants de moins de 20% de la distance entre lesdites deux extrémités transversales.According to an advantageous embodiment of the invention, the guide surface and the trailing edge extend transversely to the main air flow, between two transverse ends and between two planes separated by less than 20% of the distance between said two transverse ends.
Selon un mode avantageux de l’invention, ledit élément extérieur est configuré pour former une cavité sous le bord de fuite, apte à former l’écoulement d’air secondaire.According to an advantageous embodiment of the invention, said outer element is configured to form a cavity under the trailing edge, capable of forming the secondary air flow.
Selon un mode avantageux de l’invention, ledit élément extérieur est un becquet arrière de toit du véhicule automobile.According to an advantageous embodiment of the invention, said exterior element is a rear roof spoiler of the motor vehicle.
L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant au moins un élément extérieur, remarquable en ce que l’au moins un élément extérieur est selon l’invention.The invention also relates to a motor vehicle comprising at least one exterior element, noteworthy in that the at least one exterior element is according to the invention.
Selon un mode avantageux de l’invention, le véhicule comprend une carrosserie et un soubassement, et l’au moins un élément extérieur est un accessoire aérodynamique fixé à la carrosserie ou au soubassement.According to an advantageous mode of the invention, the vehicle comprises a bodywork and an underbody, and the at least one external element is an aerodynamic accessory fixed to the bodywork or to the underbody.
Selon un mode avantageux de l’invention, le véhicule automobile comprend un hayon arrière avec une vitre inclinée par rapport à l’horizontale, l’au moins un élément de carrosserie étant un becquet arrière de toit adjacent à un bord supérieur de la vitre inclinée.According to an advantageous embodiment of the invention, the motor vehicle comprises a tailgate with a window inclined relative to the horizontal, the at least one bodywork element being a rear roof spoiler adjacent to an upper edge of the inclined window .
Les mesures de l’invention sont intéressantes en ce qu’elles permettent de réduire la trainée aérodynamique formée essentiellement au niveau de l’écoulement secondaire, en aval du bord de fuite. Les bords de fuite d’un écoulement primaire, suivis d’une marche (en contrebas, c’est-à-dire s’éloignant transversalement de l’écoulement primaire) où se forme un écoulement secondaire avec recirculation sont nombreux sur un véhicule automobile ainsi que sur tout objet de forme complexe sujet à un écoulement fluide, soit par déplacement dudit objet par rapport au fluide, soit par déplacement du fluide par rapport à l’objet, soit encore par une combinaison de déplacements du fluide et de l’objet. Une telle marche présente un profil divergent par rapport à la surface de guidage de l’écoulement primaire et le bord de fuite.The measures of the invention are interesting in that they make it possible to reduce the aerodynamic drag formed essentially at the level of the secondary flow, downstream of the trailing edge. The trailing edges of a primary flow, followed by a step (below, that is to say moving away transversely from the primary flow) where a secondary flow is formed with recirculation are numerous on a motor vehicle as well as on any object of complex shape subject to a fluid flow, either by displacement of said object relative to the fluid, or by displacement of the fluid relative to the object, or even by a combination of displacements of the fluid and of the object . Such a step presents a divergent profile with respect to the guiding surface of the primary flow and the trailing edge.
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La figure 1 illustre de manière schématique l’écoulement d’air le long de la face arrière d’un véhicule.Figure 1 schematically illustrates the airflow along the rear face of a vehicle.
On observe que l’écoulement principal 2 le long du toit du véhicule se décolle de la lunette arrière en raison de la variation géométrique abrupte et génère alors un écoulement secondaire tourbillonnaire 4. Ce dernier a tendance à former une recirculation d’air le long de la lunette arrière. La dépression formée par cette recirculation d’air favorise la formation des deux tourbillons principaux 6 et 8 à partir des écoulements latéraux le long des flancs du véhicule. Ces deux tourbillons principaux 6 et 8 sont contrarotatifs en ce qu’ils tournent dans des sens opposés. Ils sont assez puissants et augmentent la trainée au niveau de la face arrière du véhicule.It is observed that the main flow 2 along the roof of the vehicle separates from the rear window due to the abrupt geometric variation and then generates a secondary vortex flow 4. The latter tends to form a recirculation of air along the rear window. The depression formed by this recirculation of air favors the formation of the two main vortices 6 and 8 from the lateral flows along the sides of the vehicle. These two main vortices 6 and 8 are counter-rotating in that they rotate in opposite directions. They are quite powerful and increase the drag at the rear side of the vehicle.
Le phénomène décrit ci-avant est particulièrement néfaste pour des angles d’inclinaison de la lunette arrière compris entre 30° et 40°, ces angles étant prisés d’un point de vue pratique et esthétique. En effet, pour des angles plus faibles (<30°), le décollement de l’écoulement principal 2 par rapport à la lunette arrière est limité, signifiant que l’écoulement secondaire 4 de recirculation est limité et l’intensification des deux tourbillons contrarotatifs est limitée. Pour des angles plus grands (>40°), le décollement de l’écoulement principal 2 par rapport à la lunette arrière est important et l’écoulement secondaire 4 de recirculation est davantage vers l’arrière, de sorte que l’intensification des deux tourbillons principaux contrarotatifs est également limitée.The phenomenon described above is particularly harmful for angles of inclination of the rear screen of between 30° and 40°, these angles being valued from a practical and aesthetic point of view. Indeed, for smaller angles (<30°), the separation of the main flow 2 with respect to the rear window is limited, meaning that the secondary recirculation flow 4 is limited and the intensification of the two counter-rotating vortices is limited. For larger angles (>40°), the separation of the main flow 2 with respect to the rear window is significant and the secondary recirculation flow 4 is further to the rear, so that the intensification of the two counter-rotating main vortices is also limited.
La figure 2 est vue de profil de la partie arrière d’un véhicule automobile équipé d’un becquet arrière de toit, c’est-à-dire situé à l’arrière du toit et au-dessus de la lunette arrière. Un tel becquet permet de prolonger la surface de guidage formée par le toit et, partant, de faire passer l’angle d’inclinaison vu par l’écoulement à une valeur δ supérieure à l’angle géométrique φ d’inclinaison de la lunette arrière.Figure 2 is a profile view of the rear part of a motor vehicle equipped with a rear roof spoiler, that is to say located at the rear of the roof and above the rear window. Such a spoiler makes it possible to extend the guide surface formed by the roof and, consequently, to cause the angle of inclination seen by the flow to pass to a value δ greater than the geometric angle φ of inclination of the rear window .
La figure 3 illustre en perspective un véhicule automobile 2 équipé d’un becquet arrière de toit 12 conforme à l’invention. Le becquet 12 est fixé au hayon arrière du véhicule automobile, étant toutefois entendu que ce becquet peut également être fixé au toit du véhicule. Le becquet 12 comprend une surface guidage 14 de l’écoulement principal le long du toit, et un bord de fuite 16 formant un bord arrière de la surface de guidage 14. Ce bord de fuite 16 présente un profil, dans l’étendue de la surface de guidage et du bord en question, formant des chevrons.Figure 3 illustrates in perspective a motor vehicle 2 equipped with a rear roof spoiler 12 according to the invention. The spoiler 12 is fixed to the rear hatch of the motor vehicle, it being understood, however, that this spoiler can also be fixed to the roof of the vehicle. The spoiler 12 comprises a guide surface 14 of the main flow along the roof, and a trailing edge 16 forming a rear edge of the guide surface 14. This trailing edge 16 has a profile, in the extent of the guide surface and the edge in question, forming chevrons.
La figure 4 est une vue de détail d’une partie du becquet arrière de la figure 3. On peut observer que chaque chevron 16.1 forme deux portions 16.2 et 16.3 du bord de fuite 16, qui convergent vers l’aval. L’écoulement principal 2 représenté par les flèches V0rencontre alors l’écoulement secondaire 4, pour chaque chevron 16.1, via les deux portions 16.2 et 16.3 du bord de fuite correspondant à ce chevron. Ces deux portions sont inclinées par rapport à la direction V0de l’écoulement principal 2, et ce de manière contraire. Cette rencontre entre ces deux écoulements via ces portions du bord de fuite inclinées va générer deux tourbillons secondaires contrarotatifs 18 et 20. Le tourbillon secondaire 18, vu depuis l’aval, tourne dans le sens horloger alors que le tourbillon secondaire 20, également vu depuis l’aval, tourne dans le sens anti horloger. Ce phénomène a lieu à l’aval de chaque chevron 16.1, comme cela est visible à la figure 4. Avantageusement, les portions d’extrémité 16.4 du bord de fuite 16 sont configurées pour ne former qu’un seul tourbillon secondaire 22 tournant dans un sens s’opposant au tourbillon principal correspondant 6 (voir figure 1), de manière à s’y opposer. La figure 4 ne montre que la portion d’extrémité gauche (dans le sens de déplacement du véhicule en marche avant) 16.4 du bord de fuite 16, étant entendu que la portion d’extrémité droite du bord de fuite est symétrique et génère un tourbillon secondaire tournant dans le sens opposé au tourbillon principal correspondant 8 (voir figure 1).Figure 4 is a detail view of part of the rear spoiler of Figure 3. It can be seen that each chevron 16.1 forms two portions 16.2 and 16.3 of the trailing edge 16, which converge downstream. The main flow 2 represented by the arrows V 0 then meets the secondary flow 4, for each chevron 16.1, via the two portions 16.2 and 16.3 of the trailing edge corresponding to this chevron. These two portions are inclined with respect to the direction V 0 of the main flow 2, and this in the opposite way. This meeting between these two flows via these inclined portions of the trailing edge will generate two counter-rotating secondary vortices 18 and 20. The secondary vortex 18, seen from downstream, rotates clockwise while the secondary vortex 20, also seen from downstream, turns anti-clockwise. This phenomenon takes place downstream of each chevron 16.1, as can be seen in FIG. 4. Advantageously, the end portions 16.4 of the trailing edge 16 are configured to form only a single secondary vortex 22 rotating in a direction opposing the corresponding main vortex 6 (see FIG. 1), so as to oppose it. Figure 4 shows only the left end portion (in the direction of movement of the vehicle forward) 16.4 of the trailing edge 16, it being understood that the right end portion of the trailing edge is symmetrical and generates a vortex secondary rotating in the opposite direction to the corresponding main tourbillon 8 (see FIG. 1).
La formation des tourbillons secondaires qui vient d’être décrite a essentiellement deux effets.The formation of secondary vortices which has just been described has essentially two effects.
Le premier effet est relatif aux deux tourbillons secondaires d’extrémité 22. Chacun de ces deux tourbillons secondaires 22 s’oppose au tourbillon principal 6 ou 8 (voir figure 1) adjacent et permet ainsi de les réduire. Leur réduction permet de diminuer de manière sensible la trainée au niveau de la face arrière du véhicule.The first effect relates to the two secondary end vortices 22. Each of these two secondary vortices 22 opposes the adjacent main vortex 6 or 8 (see FIG. 1) and thus makes it possible to reduce them. Their reduction makes it possible to significantly reduce the drag at the level of the rear face of the vehicle.
Le second effet est relatif aux paires de tourbillons secondaires contrarotatifs 18 et 20 formées à chaque chevron, entre les tourbillons secondaires d’extrémité. Ces paires de tourbillons secondaires contrarotatifs 18 et 20 modifient l’entrainement de la couche de mélange entre l’écoulement principal 2 et l’écoulement secondaire 4, en aval du bord de fuite 16, et ainsi en diminuent l’épaisseur. Cette diminution d’épaisseur de la couche de mélange diminue le décollement de l’écoulement principal 2 et, partant, réduit la taille de la bulle de recirculation de l’écoulement secondaire 4.The second effect relates to the pairs of counter-rotating secondary vortices 18 and 20 formed at each chevron, between the end secondary vortices. These pairs of counter-rotating secondary vortices 18 and 20 modify the entrainment of the mixing layer between the main flow 2 and the secondary flow 4, downstream of the trailing edge 16, and thus reduce its thickness. This reduction in the thickness of the mixing layer decreases the separation of the main flow 2 and, therefore, reduces the size of the recirculation bubble of the secondary flow 4.
Ces phénomènes et effets ont été confirmés par des simulations et mesures expérimentales d’écoulement le long d’un véhicule équipé d’un becquet arrière de toit conventionnel et du même véhicule équipé d’un becquet selon l’invention. Des représentations tomographiques de vorticité longitudinale montrent bien la formation de tourbillons secondaires ainsi que leur position par rapport aux deux tourbillons principaux. Des représentations tomographiques de pression totale dans le sillage du véhicule montrent un abaissement des courbes de même pression totale, suivant le sillage, correspondant à une diminution du décollement de l’écoulement principal. Similairement, des représentations tomographiques de vorticité dans le sillage du véhicule montrent un raccourcissement de la bulle de recirculation dans l’écoulement secondaire.These phenomena and effects have been confirmed by simulations and experimental measurements of flow along a vehicle equipped with a conventional rear roof spoiler and the same vehicle equipped with a spoiler according to the invention. Tomographic representations of longitudinal vorticity clearly show the formation of secondary vortices as well as their position relative to the two main vortices. Tomographic representations of total pressure in the wake of the vehicle show a lowering of the curves of the same total pressure, following the wake, corresponding to a decrease in the separation of the main flow. Similarly, tomographic representations of vorticity in the wake of the vehicle show a shortening of the recirculation bubble in the secondary flow.
La vue de gauche de la figure 5 illustre la distribution de différence de coefficient de pression Cpsur la face arrière du véhicule, entre une configuration selon l’invention et une configuration où le bord de fuite du becquet est conventionnel, c’est-à-dire généralement droit. Le coefficient de pression Cpest un coefficient aérodynamique adimensionnel couramment utilisé dans l’étude et la représentation graphique de la distribution des pressions autour de corps placés dans un écoulement de fluide incompressible. Le coefficient de pression Cpvaut 1 lorsque la pression locale, par exemple le long d’une perturbation, est une pression d’arrêt, c’est-à-dire vaut la pression statique additionnée de la pression dynamique en amont de la perturbation, 0 lorsque la pression locale, par exemple le long de la perturbation, vaut la pression statique associée aux conditions à l’infini amont de la perturbation et est négatif lorsque la pression locale, par exemple le long de la perturbation, est inférieure à la pression statique en amont de la perturbation.The left-hand view of FIG. 5 illustrates the distribution of pressure coefficient difference C p on the rear face of the vehicle, between a configuration according to the invention and a configuration where the trailing edge of the spoiler is conventional, i.e. ie generally right. The pressure coefficient C p is an adimensional aerodynamic coefficient commonly used in the study and the graphic representation of the distribution of pressures around bodies placed in an incompressible fluid flow. The pressure coefficient C p is equal to 1 when the local pressure, for example along a disturbance, is a stop pressure, i.e. equals the static pressure plus the dynamic pressure upstream of the disturbance , 0 when the local pressure, for example along the disturbance, is equal to the static pressure associated with the conditions at infinity upstream of the disturbance and is negative when the local pressure, for example along the disturbance, is lower than the static pressure upstream of the disturbance.
Plus particulièrement, la vue de gauche est une vue de face de la face arrière du véhicule, montrant par des niveaux de gris la distribution de la différence de coefficient de pression Cpentre un véhicule selon l’invention et un véhicule conventionnel. Les zones très claires ou blanches correspondent à des différences (ou delta Δ) négatives et les zones foncées correspondent à des différences positives. Cela signifie que l’invention diminue le coefficient pression Cpsur la partie haute mais l’augmente sur la partie basse.More particularly, the left view is a front view of the rear face of the vehicle, showing by shades of gray the distribution of the difference in pressure coefficient C p between a vehicle according to the invention and a conventional vehicle. Very light or white areas correspond to negative differences (or delta Δ) and dark areas correspond to positive differences. This means that the invention reduces the pressure coefficient C p on the upper part but increases it on the lower part.
La vue de droite de la figure 5 est une vue de côté de la face arrière du véhicule montrant deux courbes de forces de pression moyennes le long de ladite face arrière, dans un plan longitudinal. Les flèches sont une représentation vectorielle des forces de pression moyennes. La courbe en trait interrompu correspond au véhicule avec le becquet conventionnel alors que la courbe en trait continu correspond au véhicule avec le becquet selon l’invention, tel qu’illustré aux figures 3 et 4. En partie haute, on observe que le coefficient de pression Cp, négatif, est plus grand en valeur absolue, avec l’invention, ce qui signifie que l’effort résultant est plus grand. Par contre, en partie basse, on observe que le coefficient de pression Cp, également négatif, est plus petit en valeur absolue, avec l’invention, ce qui signifie que l’effort résultant est plus faible. L’effort total sur la face arrière s’avère être plus faible avec l’invention. Ceci résulte de la différence de distribution du coefficient de pression Cpainsi que du profil de la face arrière. En effet, la partie haute, correspondant à la lunette arrière, présente une inclinaison importante par rapport à la verticale, signifiant que la composante horizontale de la pression est davantage réduite que sur la partie basse qui est sensiblement moins inclinée.The right view of Figure 5 is a side view of the rear face of the vehicle showing two curves of average pressure forces along said rear face, in a longitudinal plane. The arrows are a vector representation of average pressure forces. The curve in broken line corresponds to the vehicle with the conventional spoiler whereas the curve in continuous line corresponds to the vehicle with the spoiler according to the invention, as illustrated in FIGS. 3 and 4. In the upper part, it is observed that the coefficient of pressure C p , negative, is greater in absolute value, with the invention, which means that the resulting force is greater. On the other hand, in the lower part, it is observed that the pressure coefficient C p , also negative, is smaller in absolute value, with the invention, which means that the resulting force is lower. The total force on the rear face turns out to be lower with the invention. This results from the difference in distribution of the pressure coefficient C p as well as from the profile of the rear face. Indeed, the upper part, corresponding to the rear window, has a significant inclination with respect to the vertical, meaning that the horizontal component of the pressure is more reduced than on the lower part which is substantially less inclined.
Il aussi à noter que la réduction de trainée obtenue par le bord de fuite en chevrons permet de modifier l’inclinaison du becquet, notamment vers le haut afin de réduire la portance, sans pour autant augmenter de manière non acceptable la trainée au niveau de la face arrière du véhicule.It should also be noted that the drag reduction obtained by the herringbone trailing edge makes it possible to modify the inclination of the spoiler, in particular upwards in order to reduce the lift, without however increasing the drag at the level of the rear side of the vehicle.
Les phénomènes et avantages qui viennent d’être décrits en relation avec le becquet arrière de toit d’un véhicule s’appliquent à d’autres éléments de carrosserie ainsi que tout élément extérieur comprenant une surface de guidage et un bord de fuite en aval de ladite surface, séparant un écoulement principal d’une écoulement secondaire induit par l’écoulement principal en aval du bord de fuite. Il peut s’agir notamment des bords d’ailes à l’avant des passages de roue avant et/ou arrière, les bords de fuites de coques de rétroviseurs extérieurs, des raccordements entre deux panneaux de carrosserie, comme par exemple entre deux portes adjacentes, les zones de raccordement entre les flancs arrière et la face arrière, les coins de becquet, les bords de fuite d’écrans sous la caisse du véhicule et/ou sur les éléments de suspensions (comme les bras de liaison des roues à la caisse), les bords de fuite de bâtons de jantes ou d’enjoliveurs de jantes, et/ou les bords de fuite du carter de moto-ventilateur.The phenomena and advantages which have just been described in relation to the rear roof spoiler of a vehicle apply to other bodywork elements as well as any external element comprising a guide surface and a trailing edge downstream of said surface, separating a main flow from a secondary flow induced by the main flow downstream of the trailing edge. These may include in particular the edges of the fenders at the front of the front and/or rear wheel arches, the trailing edges of exterior mirror shells, the connections between two bodywork panels, such as between two adjacent doors , the connection zones between the rear flanks and the rear face, the spoiler corners, the trailing edges of screens under the body of the vehicle and/or on the suspension elements (such as the connecting arms of the wheels to the body ), the trailing edges of rim spokes or wheel trims, and/or the trailing edges of the fan motor housing.
La figure 6 illustre différents paramètres géométriques d’un élément de carrosserie selon l’invention, applicable au becquet tel qu’illustré ci-avant ou encore à toute autre application, notamment telle qu’énumérée ci-avant.FIG. 6 illustrates various geometric parameters of a bodywork element according to the invention, applicable to the spoiler as illustrated above or to any other application, in particular as listed above.
Chaque chevron 16.1 forme deux portions 16.2 et 16.3 du bord de fuite 16. Ces deux portions 16.2 et 16.3 sont en l’occurrence schématisées par des portions rectilignes, étant toutefois entendu qu’elles peuvent être courbes, notamment avec des points d’inflexion et des changements de convexité. Elles convergent vers l’arrière ou aval et sont inclinées d’un angle α et β, respectivement, par rapport à la direction de l’écoulement principal, qui est en l’occurrence perpendiculaire à une direction principale du bord de fuite 16. Avantageusement les angles α et β sont égaux. Chacun des angles α et β est avantageusement compris entre 10° et 80°, plus avantageusement entre 20° et 50°. L’angle α+β entre les deux portions 16.2 et 16.3 du bord de fuite 16, formées par un chevron 16.1, est avantageusement compris entre 20° et 160°, plus avantageusement entre 30° et 100°. Les deux portions 16.2 et 16.3 du bord de fuite 16 ne convergent pas nécessairement pour former une pointe, une portion arrondie ou plate 16.5 telle qu’illustrée à la figure 6 peut être prévue. Il en va de même pour les creux entre les chevrons 16.1. Des rayons de courbure R1, R2, R3et R4, ou toute autre forme de raccordement (comme une portion d’ellipse, un profil parabolique, etc.) peuvent être prévus afin de former des arrondis. L’étendue vers l’aval des chevrons 16.1, exprimée par les longueurs L1et L2, leurs largeur l et leur pas e peuvent prendre différents valeurs en fonction notamment de la taille totale de l’élément de carrosserie et des conditions d’écoulement qui vont y régner.Each chevron 16.1 forms two portions 16.2 and 16.3 of the trailing edge 16. These two portions 16.2 and 16.3 are in this case schematized by rectilinear portions, it being however understood that they may be curved, in particular with points of inflection and convexity changes. They converge towards the rear or downstream and are inclined at an angle α and β, respectively, with respect to the direction of the main flow, which in this case is perpendicular to a main direction of the trailing edge 16. Advantageously the angles α and β are equal. Each of the angles α and β is advantageously between 10° and 80°, more advantageously between 20° and 50°. The angle α+β between the two portions 16.2 and 16.3 of the trailing edge 16, formed by a chevron 16.1, is advantageously between 20° and 160°, more advantageously between 30° and 100°. The two portions 16.2 and 16.3 of the trailing edge 16 do not necessarily converge to form a point, a rounded or flat portion 16.5 as illustrated in FIG. 6 can be provided. The same applies to the hollows between the rafters 16.1. Radii of curvature R 1 , R 2 , R 3 and R 4 , or any other form of connection (such as a portion of an ellipse, a parabolic profile, etc.) can be provided in order to form roundings. The downstream extent of the rafters 16.1, expressed by the lengths L 1 and L 2 , their width l and their pitch e can take on different values depending in particular on the total size of the bodywork element and the conditions of flow that will reign there.
La figure 7 illustre un élément de carrosserie selon une variante de l’élément de carrosserie de la figure 6, conforme à l’invention et applicable au becquet tel qu’illustré ci-avant ou encore à toute autre application, notamment telle qu’énumérée ci-avant. Les signes de référence de la figure 6 sont utilisés pour désigner les éléments identiques ou correspondant, ces signes étant toutefois complétés d’un signe « ‘ » (prime) à des fins de distinction entre ces deux modes de réalisation de l’invention. Il est par ailleurs fait référence à la description de ces éléments en relation avec la figure 6.FIG. 7 illustrates a bodywork element according to a variant of the bodywork element of FIG. 6, in accordance with the invention and applicable to the spoiler as illustrated above or even to any other application, in particular as listed above. The reference signs in FIG. 6 are used to designate identical or corresponding elements, these signs being however supplemented by a "'" (prime) sign for the purpose of distinguishing between these two embodiments of the invention. Reference is also made to the description of these elements in relation to Figure 6.
L’élément de carrosserie 12’ de la figure 7 se distingue de celui de la figure 6 en ce que les extrémités aval des chevrons 16’.1 sont reliées entre elles par des portions transversales 16’.5 de paroi. Ces portions transversales 16’.5 présentent une largeur L1-L2inférieure à L1, avantageusement inférieure à 50%, plus avantageusement inférieure à 20%, de la longueur L2exprimant l’étendue, vers l’aval, des portions inclinées 16’.2 et 16’.3 du bord de fuite 16’. Les portions transversales présentent l’avantage de stabiliser et/ou renforcer les extrémités aval des chevrons et d’éviter la formation de zones pointues ou contondantes. Ces portions transversales 16’.5 peuvent par ailleurs présenter une section profilée d’un point de vue aérodynamique, comme notamment avec des bords arrondis, une section elliptique ou encore une section en profil d’aile d’avion, de manière à réduire sa trainée.The bodywork element 12' of FIG. 7 differs from that of FIG. 6 in that the downstream ends of the rafters 16'.1 are interconnected by transverse wall portions 16'.5. These transverse portions 16′.5 have a width L 1 -L 2 less than L 1 , advantageously less than 50%, more advantageously less than 20%, of the length L 2 expressing the extent, downstream, of the portions inclined 16'.2 and 16'.3 from the trailing edge 16'. The transverse portions have the advantage of stabilizing and/or reinforcing the downstream ends of the rafters and of avoiding the formation of sharp or blunt zones. These transverse portions 16′.5 may moreover have a profiled section from an aerodynamic point of view, such as in particular with rounded edges, an elliptical section or even an airplane wing profile section, so as to reduce its streak.
De manière générale, l’élément de carrosserie formé par la surface de guidage de l’écoulement primaire et le bord de fuite de ladite surface de guidage est avantageusement généralement plan ou présente une ou plusieurs courbures tout en restant généralement plan, à savoir compris entre deux plans distants l’un de l’autre d’une distance inférieure à 20% de la distance entre lesdites deux extrémités transversales.In general, the bodywork element formed by the surface for guiding the primary flow and the trailing edge of said guide surface is advantageously generally flat or has one or more curvatures while remaining generally flat, namely between two planes spaced from each other by a distance less than 20% of the distance between said two transverse ends.
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