Analyse de la traînée du hayon d'une camionnette avec SOLIDWORKS Flow Simulation

Comme SOLIDWORKSUtilisateurs, nous savons que la simulation ne se limite pas à l'ingénierie à enjeux élevés ; c'est aussi un outil puissant pour répondre aux questions du quotidien. Vous souvenez-vous du vieux débat : conduire avec le hayon relevé ou abaissé est-il meilleur pour la consommation de carburant ? C'est un sujet bien connu qui a suscité des spéculations et a même attiré l'attention de MythBusters il y a des années. On le met encore à l'épreuve, mais cette fois-ci, en utilisantSimulation SOLIDWORKS pour modéliser l'aérodynamique d'une camionnette dans quatre configurations de hayon différentes.

Hayon relevé (position standard) :

Hayon abaissé (plat, horizontal) :

Pas de hayon (entièrement retiré) :

Caisse de camion couverte (avec un couvre-tonneau) :

En analysant les forces de traînée relatives entre chaque scénario, nous déterminerons quelle configuration offre le moins de résistance et comment cela se traduit par des différences de consommation de carburant réelles.

Le dilemme du hayon : qu'est-ce que le débit d'air nous dit ?

Si vous avez déjà conduit une camionnette à haute vitesse, vous avez probablement remarqué les turbulences dans la caisse lorsque le hayon est relevé. L'intuition suggère que l'abaissement du hayon réduit la traînée, car l'air peut s'écouler sans entrave par l'arrière de la caisse. Mais le hayon ?en fait aider à gérer le débit d'air d'une manière qui réduit la traînée globale ?

Cette question s'est posée au fil des ans et a été testée empiriquement, notamment par la célèbre émission de télévision MythBusters. Aujourd'hui, grâce à SOLIDWORKS Flow Simulation, on espère pouvoir répondre à cette question une bonne fois pour toutes. Allons-y !

Tout d'abord, une benne de camion Toyota Tundra simplifiée a été modélisée dans SOLIDWORKS à l'échelle, puis :

• SOLIDWORKS Flow Simulation a été utilisé pour simuler le flux d'air autour du camion à une vitesse sur autoroute de 65 mph.
• Les forces de traînée dans la direction X ont été déterminées dans les quatre scénarios de hayon.
• Les résultats ont été comparés pour voir comment les différents scénarios de configuration se comparaient les uns aux autres.
• Les estimations et les comparaisons de consommation de carburant ont été effectuées en fonction des résultats de traînée.

Configuration de l'analyse

À l'aide de l'assistant de configuration de simulation de flux, toutes les conditions initiales ont été définies.

Résultats

Les objectifs de surface ont été définis pour identifier toutes les forces dans la direction X pour chaque scénario, la force de traînée relative « moyenne » (lbf) étant la mesure quantitative utilisée pour la comparaison. Les tracés de trajectoire SOLIDWORKS Flow Simulation ont également été comparés, fournissant des gradients de vitesse visuels (mph) du comportement aérodynamique influençant la traînée totale. Cela s'est avéré très utile pour mettre en évidence les caractéristiques clés de l'écoulement, telles que les tourbillons, les zones de stagnation et les zones profilées.

Hayon relevé

Hayon abaissé

Pas de hayon

Couvert

Comparaison des résultats

Comparaison de la force de traînée (de la plus faible à la plus élevée)

SOLIDWORKS Flow Simulation nous montre que leCouvertconfiguration(112,2 lbf)est la plus efficace sur le plan aérodynamique, toutes les autres configurations de hayon augmentant la traînée de5,6–7,6 %. Le Pas de hayonscénario a produit de manière contre-intuitive la traînée la plus élevée à120,7 lbf.

Impact aérodynamique et économies de carburant réelles

Bien que la configuration sans hayon ait montré la plus forte augmentation de traînée (7,6 % par rapport à la configuration couverte), les différences entre les scénarios non couverts : hayon relevé (5,6 %), hayon abaissé (6,4 %) et sans hayon (7,6 %) étaient relativement faibles (≤ 2 % l'une de l'autre). Compte tenu des tolérances typiques de SOLIDWORKS Flow Simulation (variation de traînée de ± 1 à 2 % due à la sensibilité du maillage ou à la convergence du solveur), ces différences marginales suggèrent l'absence d'avantage aérodynamique statistiquement significatif entre les configurations de hayon prises isolément.

Comparaison de la consommation de carburant

Les estimations de consommation de carburant sont directement corrélées aux données de traînée de SOLIDWORKS, appliquant la règle observée dans l'industrie selon laquelle une augmentation de 1 % de la traînée réduit le rendement énergétique sur autoroute d'environ 0,5 %. Par rapport à la référence « Couvert » (25 mpg à 112,2 lbf), la traînée supérieure de 7,6 % du scénario « Sans hayon » projette une perte de 1,0 mpg, tandis que le hayon relevé/abaissé affiche des valeurs plus faibles (≤ 0,8 mpg). Ces différences, qui se traduisent par moins de 5 $ par 1 600 km entre les configurations, suggèrent que si la couverture de la benne est essentielle, la position du hayon à elle seule a un impact négligeable en conditions réelles.

J'espère que vous avez trouvé cette plongée dans l'aérodynamique des camionnettes aussi fascinante que moi ! Ce qui a commencé par une simple question : « La position du hayon   en fait   « Qu'est-ce que ça peut bien faire ? » – s'est transformé en une démonstration parfaite de la façon dontSimulation SOLIDWORKS Vous pouvez transformer vos curiosités quotidiennes en informations basées sur les données. Que vous soyez un ingénieur optimisant vos conceptions, un gestionnaire de flotte en quête d'économies de carburant ou simplement un amateur de simulations, un outil comme SOLIDWORKS Flow Simulation vous offre la puissance des tests virtuels.

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