docteur Diandra : Qu’est-ce qu’un diffuseur ? – Conférence NASCAR

La plupart des fans de NASCAR ont vu pour la première fois de près le dessous de l’aile – ce que NASCAR appelle la partie inférieure de la voiture – tandis que les équipes de sécurité ont extrait Chris Buescher de sa voiture après qu’il ait roulé au Charlotte Motor Speedway.

Le dessous de la voiture était autrefois un cauchemar aérodynamique. Le méli-mélo de tuyaux, de tubes et de pièces emprisonnait et ralentissait souvent l’air. Les équipes ont dépensé beaucoup d’argent pour optimiser la zone, mais il y avait aussi un problème de sécurité. Trop d’air allant trop lentement sous une voiture génère de la portance. Les extrémités arrière des voitures de série sont inclinées pour aider à évacuer plus rapidement l’air sous la voiture.

La NASCAR Next Gen Chevrolet Camaro en avant-première au NASCAR R&D Center le 22 avril 2021. (Photo de Jared C. Tilton/Getty Images)

“La plupart des gens ne comprennent pas à quel point le corps se soulève réellement”, a déclaré le Dr. Eric Jacuzzi, directeur général de NASCAR pour l’aérodynamique et les performances des véhicules, a déclaré. “À part le couvercle du coffre et le becquet, la serre et le capot et tout, tout cela essaie de soulever la voiture.”

Une partie de la philosophie de conception de NASCAR consistait à augmenter l’appui sans impliquer le corps. Cela permet une forme symétrique et permet aux fabricants d’ajouter des détails de style qui évoquent mieux les modèles de rue.

La voiture Gen-6 a commencé à résoudre le problème sous la voiture avec des bacs de radiateur – des tôles sous la partie avant de la voiture qui présentaient une surface lisse à l’air se déplaçant sous la voiture. Parce que l’équilibre entre l’appui avant et arrière est si important, NASCAR a choisi une aile pleine longueur, du séparateur au diffuseur, pour la voiture Next Gen.

Le répartiteur Next Gen

Le plus grand changement dans le séparateur par rapport à la voiture Gen-6 est que le séparateur Next Gen est étagé. L’ancien séparateur était droit tout le long. J’ai décrit le profil du séparateur sur cette photo afin que vous puissiez le voir un peu mieux.

Une voiture Next Gen du test 2020 à Homestead avec le séparateur étagé décrit
(Photo de Michael Reaves/Getty Images)

Le graphique ci-dessous montre le haut et le bas du séparateur. Les lignes rouges dans le graphique du haut montrent où les équipes sont autorisées à ajouter du ruban adhésif. Une couleur contrastante aide l’équipage à mieux voir la position du séparateur par rapport à la piste de course.

Le séparateur, vue de dessus et de dessous, avec les pièces étiquetées
Livre de règles NASCAR

La vue de dessous, qui vous montre la surface des airs, montre des blocs d’usure de séparateur en turquoise. Ce sont des pièces dures qui s’érodent lorsque le séparateur touche la piste. Ils ne peuvent s’user qu’à la moitié de leur épaisseur d’origine avant que NASCAR n’exige le remplacement.

Les pièces rouges (appelées ‘splitter stuffers’) déterminent comment l’air pénètre dans l’aile. Les superspeedways nécessitent des poussoirs séparateurs plus grands.

Le séparateur étagé rend impossible le scellement de la voiture au sol. C’est par conception. Au lieu d’essayer d’empêcher l’air de pénétrer sous la voiture, le sous-aile Next Gen manipule l’air sous la voiture pour empêcher la portance et créer une force d’appui.

L’écope inversée au milieu du séparateur et les bourreurs de séparateur dirigent l’air le long de l’extérieur du soubassement. Les ensembles de culbuteurs, qui remplacent les jupes latérales, corrigent l’air jusqu’à ce qu’il arrive juste devant l’essieu arrière.

C’est là que le diffuseur prend le relais.

Le diffuseur

Alors qu’un soubassement lisse aide l’air à circuler plus rapidement, un diffuseur adapte ce débit. Comme les diffuseurs sont difficiles à voir, j’ai mis en évidence la partie sur la vue arrière de la Camaro ci-dessous.

Une vue arrière du diffuseur sur la NextGen Camaro
(Photo de Jared C Tilton/Getty Images)

J’ai fait la même chose sur la vue arrière de 3/4 ci-dessous.

Une photo arrière 3/4 de la chevy camaro montrant le diffuseur
GM Motorsports

NASCAR a un modèle 3D vraiment élégant que vous pouvez faire pivoter pour voir le diffuseur dans toutes les directions.

Le diffuseur est une feuille de composite de fibre de carbone avec sept lames verticales appelées virures. Les deux virures extérieures forment une boîte à trois côtés ouverte sur le sol. Deux virures supplémentaires courent le long de chaque côté du diffuseur. Une virure centrale plus petite est difficile à voir car elle est un peu en retrait.

Le diffuseur commence juste devant les roues arrière. Il est plus étroit là-bas, puis s’élargit vers l’arrière de la voiture. Dans sa forme la plus simple, un diffuseur est un venturi, qui est également utilisé dans les carburateurs et les pulvérisateurs de peinture. Lorsqu’un fluide (comme l’air) s’écoule à travers une section étroite d’un conduit dans une section plus large, la pression sur le côté le plus large est plus faible et l’air se déplace plus rapidement.

Les virures créent un mouvement tourbillonnant qui non seulement expulse l’air déjà entraîné dans le flux, mais aspire également de l’air supplémentaire. Les tunnels extérieurs tirent dans le sillage des pneus avant. La façon dont l’air sort du dessous de la voiture et rejoint l’air du dessus et des côtés de la voiture forme un sillage plus petit et plus sage. Cela signifie moins d’air sale et un dépassement plus facile.

Les diffuseurs à rabat

Les stock-cars peuvent décoller lorsqu’ils se retournent à grande vitesse. Pour garder la voiture Next Gen au sol, NASCAR a ajouté un volet diffuseur. Je l’ai montré en vert sur les photos ci-dessus et je l’ai fait juste un peu plus grand que la taille réelle pour que vous puissiez le voir.

Comme les volets de toit et d’auvent, le volet diffuseur est une pièce de métal qui repose horizontalement dans des conditions normales. Lorsqu’il est déployé, le volet du diffuseur tombe à environ 70 degrés de sa position initiale, bloquant le tunnel central du diffuseur. Le volet augmente la vitesse de décollage – la vitesse à laquelle la voiture peut aller avant de quitter le sol – de 10 à 20 % lorsque la voiture est presque en arrière.

Les volets de toit et d’auvent sont des dispositifs purement mécaniques. Les aimants maintiennent les volets en place jusqu’à ce que la pression au-dessus soit suffisamment basse pour aspirer le volet de l’aimant. NASCAR a eu du mal à utiliser la même idée pour le volet du diffuseur.

“Et puis quelqu’un a eu l’idée”, a déclaré Jacuzzi, “que les volets du toit vont remonter (s’il y a un problème). Alors pourquoi ne pas les connecter ? Achetez un câble et faites-le tomber ?”

Si vous voyez le volet de toit droit d’une voiture se soulever, vous savez que le volet du diffuseur s’est déployé. Le volet doit être réinitialisé avant que la voiture puisse continuer à courir.

“Ce volet de diffuseur est aussi important en termes de soulèvement que les volets de toit”, a déclaré Jacuzzi. « Dans la soufflerie (éolienne), il montre un gain plus important dans certaines positions que les volets de toit eux-mêmes. C’est donc une assez grande innovation pour cette voiture.”

L’underwing n’est pas seulement pour la sécurité. Au milieu des années 2010, alors qu’il n’y avait aucune limite sur le temps de soufflerie ou de dynamique des fluides computationnelle, Jacuzzi a noté que les forces aérodynamiques sur les voitures pouvaient varier de plusieurs centaines de livres.

La chose (la sous-aile) a fait », a noté Jacuzzi,« est de mettre tout le monde sur le même terrain de jeu. Avant, ils avaient tous des dessous de caisse différents. Ils avaient des carters d’huile qui avaient une certaine forme et ils construisaient le châssis pour faire tout ce que fait le plancher Next Gen. Mais tout le monde n’avait pas ça de la même manière.”

Ils le font maintenant.

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