Etude de l'écoulement autour des ensembles roulants d'un véhicule en vue de l'optimisation aérodynamique du pneumatique

摘要

Cette thèse, collaboration entre Michelin et l ONERA, propose de mettre en œuvre des simulations instationnaires URANS grâce au code Navier-Stokes elsA de l ONERA en vue d analyser l écoulement complexe 3D instationnaire se développant au voisinage des roues d'un véhicule et d identifier les mécanismes à l origine de la production de traînée.En effet, les roues (jantes et pneumatiques) constituent un nouvel axe de recherche prometteur en aérodynamique automobile car on estime de 20% à 40% la contribution des roues et passages de roues à la traînée totale. Cependant, leur optimisation nécessite en premier lieu une compréhension complète des phénomènes aérodynamiques mis en jeu. Les analyses spatio-temporelles menées sur roue isolée et sur véhicule pour trois types de pneumatiques (lisse, rugueux, avec sillons) apportent de nouveaux éléments de compréhension sur la physique de l écoulement. Ce travail répond notamment aux limites principales des études précédentes grâce à la description de l'écoulement sur des géométries de référence incluant des pneumatiques déformés lisses et grâce à l étude de l instationnarité. Les analyses spatiales permettent de décrire l organisation des structures tourbillonnaires sur roue isolée puis autour des roues avant et arrière d un véhicule simplifié. Les analyses temporelles facilitent quant à elles la compréhension de la dynamique de l écoulement par la mise en évidence de la génération des tourbillons et des mécanismes d interaction avec la carrosserie. Des validations expérimentales sont effectuées à la fois sur roue isolée et sur véhicule en soufflerie. Enfin, l utilisation de plusieurs types de pneumatiques démontre leur capacité à modifier les caractéristiques spatio-temporelles de l ensemble de l écoulement et à jouer ainsi sur la puissance dissipée par le véhicule via la traînée et le moment de rotation des roues.