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Instrumentation, Mesure, Métrologie

1631-4670
Revue des Systèmes
 

 ARTICLE VOL 16/1-4 - 2017  - pp.33-50  - doi:10.3166/I2M.16.1-4.33-50
TITRE
Étude numérique de l’aérodynamisme des casques de contre-la-montre en cyclisme

TITLE
Numerical investigation of the aerodynamic behavior of time-trial cycling helmets

RÉSUMÉ

La traînée aérodynamique de trois casques de contre-la-montre de formes différent es a été analysée numériquement pour deux positions de tête données . Une méthode numérique par code CFD a été utilisée pour étudier la structure de l’écoulement autour du cycliste pour une vitesse constante de 15 m/s sans vent. Les simulations numériques ont permis d ’étudier la traîn ée aérodynamique de l’ensemble cycliste/casque qui est étroitement liée à la distribution des contraintes de cisaillement et des coefficien ts de pression. Il est montr é que pour une position de tête fixée, la forme du casque en elle-même, a un faible impact sur la performance aérodynamique du cycliste (< 1,5 %). En revanche, en modifiant la position de sa tête, le cycliste modifie significativement sa performance aérodynamique, la différence maximale obtenue entre les deux positions étant de l’ordre de 6,4 %. En effet, les résultats numériques ont montré que la combinaison entre la forme du casque et la position de la tête influence d’une manière significative la force de traînée, la pression et la distribution des contraintes de cisaillement sur le corps du cycliste , en raison de l’évolution du comportement de l’écoulement d’air dans le sillage proche du corps ainsi que dans la localisation des zones de détachement et de rattachement autour de celui-ci.



ABSTRACT

The aerodynamic drag of three different time-trial cycling helmets is analyzed numerically from two different cyclist head positions. Computational Fluid Dynamic s ( CFD) methods were used to investigate the detailed airflow patterns around the cyclist for a constant velocity of 15m/s without wind. CFD simulations were used to study the aerodynamic drag of the cyclist/helmet system which is closely related to the distr ibution of shear and pressure coefficients. We show that for a given head position, the helmet shape, by itself, has a weak effect on a cyclist’s aerodynamic performance (<1.5%). However, by varying head position, a cyclist significantly influences aerodynamic performance, the maximum difference between both positions being about 6.4%. CFD results have al so shown that both helmet shape and head position significantly influence drag forces, pressure and wall shear stress distributions on the whole cyclist’s body due to the change in the near-wake behavior and in location of corresponding separation and attachment areas around the cyclist.



AUTEUR(S)
Fabien BEAUMONT, Redha TAÏAR, Guillaume POLIDORI, Hanane ZAIDI, Frédéric GRAPPE

MOTS-CLÉS
computational fluid dynamics (CFD), casque de contre-la-montre, traînée aérodynamique

KEYWORDS
Computational Fluid Dynamics (CFD), time-trial helmets, aerodynamic drag

LANGUE DE L'ARTICLE
Français

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