Diffuseur (automobile) - Diffuser (automotive)

En haut: vue latérale; les cercles rouges marquent le barrage / séparateur d'air avant et le diffuseur arrière. En bas: arrière.

Un diffuseur , dans un contexte automobile, est une section profilée de l' arrière de la voiture qui améliore les propriétés aérodynamiques de la voiture en améliorant la transition entre le flux d'air à haute vitesse sous la voiture et le flux d'air libre beaucoup plus lent de l' atmosphère ambiante . Il fonctionne en fournissant un espace pour que le flux d'air sous la carrosserie décélère et se dilate (en volume, car la densité est supposée être constante aux vitesses de déplacement des voitures) afin de ne pas provoquer une séparation et une traînée excessives du flux , en fournissant un degré de " remplissage de réveil "ou plus précisément, récupération de pression . Le diffuseur lui-même accélère le flux devant lui, ce qui contribue à générer une force d'appui . Ceci est réalisé en créant un changement de vitesse de l'air circulant sous le diffuseur en lui donnant un angle de coupe qui à son tour génère un changement de pression et augmente donc la force d'appui .

Aperçu

Lorsqu'un diffuseur est utilisé, l'air pénètre dans le soubassement de l'avant de la voiture, accélère et réduit la pression . Il y a un pic d'aspiration à la transition du fond plat et du diffuseur. Cette transition est l'endroit où se situe généralement la pression la plus basse et s'appelle la gorge du diffuseur. Le diffuseur ramène alors cet air à haute vitesse à une vitesse normale et aide également à remplir la zone derrière la voiture, faisant de l'ensemble du soubassement un dispositif de production d' appuis plus efficace en réduisant la traînée sur la voiture. Le diffuseur donne également un élan ascendant à l'air, ce qui augmente encore la force d'appui.

Le bord arrière ou avant d'un diffuseur peut recevoir un nolder - une petite lèvre, une protubérance ou une aile précise pour améliorer ses performances.

Fonctionnement (diffuseur arrière)

La partie arrière d'un soubassement de voiture est l'endroit où se trouve généralement un diffuseur arrière. Il fonctionne en accélérant la vitesse du flux d'air sous la voiture. À la station de sortie du diffuseur, le flux d'air est à la même pression et à la même vitesse que la température ambiante, puisque sa géométrie élargit la région arrière, la zone de sortie est beaucoup plus grande que l'entrée, donc pour la conservation du principe de masse , le flux d'air aura un vitesse beaucoup plus grande à l'entrée du diffuseur et par conséquent sur tout le soubassement de la voiture. La conséquence de l'augmentation de la vitesse d'écoulement est une réduction de la pression selon le principe de Bernoulli . Étant donné que la pression sous la voiture est plus faible que sur le côté et au-dessus de la voiture, l'appui est produit s'il est correctement mis en œuvre.

Des diffuseurs avant existent également (notamment sur Le Mans Prototypes ou voitures similaires); cependant, ils génèrent une force d'appui uniquement à partir d'un échange d'élan avec l'air, car il n'y a rien devant eux à conduire. Un diffuseur avant mal conçu peut créer une région de basse pression vers l'avant de la voiture, ce qui ralentit l'air derrière et réduit l'efficacité du reste du soubassement. Les diffuseurs avant acheminent généralement l'air loin de la voiture afin qu'il n'affecte pas le reste du soubassement. L'air peut être évacué par un canal ou expulsé près des roues avant.

L'injection de l' échappement dans le diffuseur arrière peut également aider à extraire l'air du dessous de la voiture. Les gaz d'échappement dynamisent efficacement la couche limite, aidant à élever la pression du courant d'air à basse pression et à déplacement rapide jusqu'à la pression atmosphérique ambiante à la sortie du diffuseur. Cet air en mouvement rapide aide à évacuer le diffuseur plus rapidement, ce qui aide à faire baisser la pression au niveau du soubassement. Cependant, cela rend le diffuseur assez sensible au régime du moteur. Lorsque le conducteur soulève la manette des gaz , le débit d'échappement est considérablement réduit, ce qui rend le diffuseur moins efficace, privant le véhicule d'appuis. Ainsi, la manipulation est affectée négativement.

La carrosserie de la voiture interagit également avec le flux à travers le diffuseur. En plus de créer une force d'appui, l'aile avant et le nez essaient de maintenir «l'air pur» circulant autour, et plus important encore, sous la voiture. L'air pur sous la voiture empêche la séparation du flux dans le diffuseur, ce qui réduirait gravement ses performances. L'aile arrière affecte également le diffuseur. Lorsque l'aile est montée bas et à proximité du diffuseur, la basse pression sous l'aile permet d'aspirer l'air à travers le diffuseur. Des voitures, telles que la Toyota Eagle MkIII et la Jaguar XJR-14, utilisaient des ailes à deux niveaux pour renforcer cet effet. Un profil a été monté haut, afin de frapper un air relativement propre. L'autre profil était monté presque au ras de la carrosserie derrière le châssis. Le profil de cette aile est utilisé pour entraîner le diffuseur, créant cette zone de basse pression pour aider à déplacer l'air du soubassement. Selon Hiro Fujimori, aérodynamicien pour le projet Toyota Eagle MkIII , cette aile biplan a produit 18% d'appui en plus pour la même traînée qu'une aile normale. Inversement, des niveaux d'appui égaux pourraient être atteints pour une traînée significativement réduite avec cette aile «Red Baron».

Diffuseurs à plusieurs étages

En 2009, la grille de Formule 1 était mêlée à la polémique. Le coupable était le soi-disant diffuseur à deux étages introduit au départ par Brawn GP , WilliamsF1 et Toyota Racing , mais plus tard mis en service par toutes les équipes. Ces trois équipes avaient exploité une faille dans les règles permettant plus de volume dans le diffuseur. Les règles stipulaient que le diffuseur devait commencer à un point aligné avec la ligne médiane des roues arrière. L'échappatoire permettait des trous dans le soubassement, perpendiculaires au plan de référence (non visibles comme un trou vu directement au-dessus), qui alimentaient un canal de diffuseur qui était au-dessus du diffuseur principal. Cela a considérablement augmenté l'appui disponible et valait environ une demi-seconde par tour, selon Mike Gascoyne . Les équipes ont décidé d'autoriser à nouveau les diffuseurs à deux étages pour 2010. Cependant, pour 2011, le groupe de travail technique Formule 1 a décidé d'interdire les diffuseurs à plusieurs étages.

Splitters

La Porsche RS Spyder Evo utilise un séparateur avant combiné avec des avions de plongée

Comme l'avant de la voiture ralentit l'air sans diffuseur, c'est l'endroit idéal pour une entrée. Un séparateur est couramment utilisé ici, servant à augmenter la force d'appui à l'avant de la voiture. Le flux d'air est amené à stagnation au-dessus du séparateur par un barrage d'air, provoquant une zone de haute pression. Sous le séparateur, l'air est redirigé loin de la zone de stagnation et est accéléré, ce qui fait chuter la pression. Ceci, combiné à la pression élevée sur le séparateur, crée une force d'appui. Plus la surface du séparateur est grande, plus la force d'appui est générée. Dans la plupart des voitures de course à roues fermées, la face inférieure du séparateur s'intègre en douceur avec le train de roulement, créant un grand plan plat entraîné par le diffuseur arrière. Certaines voitures de course, comme la Toyota GT-One , utilisent en fait un diffuseur supplémentaire immédiatement derrière le séparateur pour aider à créer plus d'appui. L'air extrait par ce diffuseur est évacué par des évents dans les sidepods ou au-dessus de la voiture autour du cockpit.

Exemples de diffuseurs et de séparateurs

Diffuseur arrière en saillie par le bas pare - chocs sur une Chevrolet Corvette C6.R . Notez les virures pour redresser le flux d'air.
Diffuseur à deux étages d' une voiture de Formule 1 ( Toyota TF109 ). Notez les canaux au-dessus du diffuseur principal de chaque côté de la lumière.
Diffuseur arrière visible sous la plaque d'immatriculation sur une Porsche 918 Spyder .
Grand séparateur avant sous le nez sur une Audi R10 TDI
Splitter avant visible sous le nez sur une Aston Martin DBR9
Splitter avant intégré dans pare - chocs d'une Lotus Exige S .
Petit séparateur avant sous le pare-chocs de la Subaru Impreza WRX .
Aile arrière à deux niveaux, avec profil inférieur monté pour améliorer le flux d'air du diffuseur.
Vue avant d'un séparateur sur une voiture NASCAR (blanc)
Vue latérale d'un séparateur sur une voiture NASCAR (blanc)