Brevet FR3128439A1 — publié le 20230428

ELEMENT AERODYNAMIQUE AVEC BORD DE FUITE A CHEVRONS ET MARCHE DESCENDANTE 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) ; dans lequel 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, et, transversalement, un profil en marche descendante, de manière à former, en aval de chacun desdits chevrons (16.1), entre les écoulements d’air principal (2) et secondaire (4), deux tourbillons contrarotatifs (22, 24). (Figure à publier avec l'abrégé : Figure 6) ELEMENT AERODYNAMIQUE AVEC BORD DE FUITE A CHEVRONS ET MARCHE DESCENDANTE POUR VEHICULE AUTOMOBILE L’invention a trait au domaine de l’aérodynamique, plus particulièrement de l’aérodynamique de véhicules automobiles. 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 visqueux 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. 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 et de reculer le point de décollement de l’écoulement, faisant baisser l’intensité de la recirculation, le becquet permettant aussi une recompression avant le décollement. 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. Le document de brevet publié FR 3 075 749 A1 divulgue un becquet arrière pour véhicule automobile, dont la lame aérodynamique est constituée de plusieurs ailettes rotatives, de manière à être modulable. 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. 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. 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. Aucun de ces enseignements n’apporte de solution réduisant véritablement la trainée provoquée par la face arrière de véhicules automobiles. 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 l’écoulement fluide secondaire à recirculation, en modifiant le bord de fuite situé en amont de la couche de mélange fluide séparant l’écoulement fluide principal de l’écoulement fluide secondaire à recirculation. 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, et, transversalement, un profil en marche descendante, de manière à former, en aval de chacun desdits chevrons, entre les écoulements d’air principal et secondaire, deux tourbillons contrarotatifs. Les tourbillons contrarotatifs sont autour d’une direction principale s’étendant suivant une direction principale de l’écoulement d’air principal. 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. Selon un mode avantageux de l’invention, le profil en marche descendante présente une hauteur H supérieure ou égale à 5mm. Selon un mode avantageux de l’invention, le profil en marche descendante est formé par des parois de guidage faisant saillie du profil en chevrons et raccordant lesdits chevrons. Selon un mode avantageux de l’invention, les parois de guidage présentent un bord aval commun perpendiculaire à l’écoulement d’air principal. Il est entendu que cette surface de guidage peut présenter une courbure à grande échelle comparée à la courbure des chevrons. Selon un mode avantageux de l’invention, les chevrons sont au nombre d’au moins 3, préférentiellement au moins 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°. 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. 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. Selon un mode avantageux de l’invention, ledit élément extérieur est un becquet arrière de toit du véhicule automobile. 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. 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. 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. 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. Le profil en chevrons combiné au profil transversal en marche descendante, sur le profil en chevrons, favorise la formation des deux tourbillons contrarotatifs entre les écoulements d’air principal et secondaire. Ces tourbillons contrarotatifs diminuent l’épaisseur de la couche de mélange entre les écoulements d’air principal et, partant, réduisent la taille de la bulle de recirculation de l’écoulement secondaire. est une représentation schématique de la face arrière d’un véhicule et des phénomènes aérodynamiques provoquant une trainée ; est une vue de côté de l’arrière d’un véhicule automobile équipé d’un becquet arrière ; est une vue en perspective d’un véhicule automobile équipé d’un becquet arrière conforme à l’invention ; est une vue de détail d’une partie du becquet arrière de la . est une vue en coupe V-V du becquet illustré à la , illustrant les phénomènes aérodynamiques ; est une vue de détail d’une partie du becquet arrière de la , illustrant les tourbillons contrarotatifs ; est une double vue arrière et de côté de la face arrière du véhicule automobile de la , illustrant, en partie gauche, la distribution du coefficient de pression C p , et en partie droite, la distribution des forces de pression moyennes ; est une représentation géométrique d’un élément de carrosserie, selon l’invention. Elément extérieur (12) de véhicule automobile (10), comprenant une surface de guidage (14) d’un écoulement d’air principal (2) provoqué par le déplacement du véhicule (10), 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) ; caractérisé en ce que 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, et, transversalement, un profil en marche descendante (16.5), de manière à former, en aval de chacun desdits chevrons (16.1), entre les écoulements d’air principal (2) et secondaire (4), deux tourbillons contrarotatifs (22, 24). Elément extérieur (12) selon la revendication 1, dans lequel le profil en marche descendante (16.5) présente une hauteur (H) supérieure ou égale à 5mm. Elément extérieur (12) selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel le profil en marche descendante (16.5) est formé par des parois de guidage (16.4) faisant saillie du profil en chevrons (16.1) et raccordant lesdits chevrons (16.1). Elément extérieur (12) selon la revendication 3, dans lequel les parois de guidage (16.4) présentent un bord aval commun perpendiculaire à l’écoulement d’air principal (2). Elément extérieur (12) selon l’une des revendications 1 et 4, dans lequel les chevrons (16.1) sont au nombre d’au moins 3. Elément extérieur (12) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la surface de guidage (14) et le bord de fuite (16) s’étendent transversalement à l’écoulement d’air principal (2), entre deux extrémités transversales et entre deux plans distants de moins de 20% de la distance entre lesdites deux extrémités transversales. Elément extérieur (12) selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit élément extérieur est un becquet arrière de toit du véhicule automobile (10). Véhicule automobile (10) comprenant au moins un élément extérieur, caractérisé en ce que l’au moins un élément extérieur (12) est selon l’une des revendications 1 à 7. Véhicule automobile (10) selon la revendication 8, caractérisé en ce que 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. Véhicule automobile (10) selon l’une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que ledit véhicule automobile comprend un hayon arrière avec une vitre inclinée par rapport à l’horizontale, l’au moins un élément extérieur étant un becquet arrière de toit adjacent à un bord supérieur de la vitre inclinée.