1. INTRODUCTION
La présente annexe traite de la procédure de détermination des données du dispositif aérodynamique.
2. DÉFINITIONS
1) Les dispositifs aérodynamiques standard sont des dispositifs aérodynamiques pour lesquels des valeurs standard peuvent être utilisées dans le cadre de la certification du véhicule. Un dispositif aérodynamique standard peut se composer des éléments suivants:
a) des «volets arrière», c’est-à-dire un dispositif aérodynamique composé de deux ou plusieurs panneaux de carénage situés à l’extrémité arrière du véhicule dans le but de réduire le sillage;
b) des «petits volets arrière», c’est-à-dire des volets arrière dont les panneaux latéraux mesurent au moins deux mètres et ne couvrent pas la hauteur totale de la carrosserie;
c) des «grands volets arrière», c’est-à-dire des volets arrière dont les panneaux latéraux couvrent la hauteur totale de la carrosserie, avec une tolérance de ± 3 % de cette hauteur;
d) des «carénages latéraux», c’est-à-dire un dispositif aérodynamique composé de panneaux situés sur les côtés inférieurs du véhicule dans le but de réduire les effets du vent transversal et/ou des turbulences créées par les roues sur la traînée aérodynamique;
e) des «carénages latéraux courts», c’est-à-dire des carénages latéraux qui ne couvrent pas la zone des roues; dans le cas des semi-remorques, elles ne couvrent que la distance entre la béquille de parcage et le début de la première roue;
f) des «carénages latéraux longs», c’est-à-dire des carénages latéraux qui couvrent la distance entre la béquille de parcage d’un semi-remorque et l’arrière du véhicule.
2) On entend par «CFD» une simulation de dynamique des fluides computationnelle utilisée pour analyser des phénomènes de fluides complexes.
3. DÉTERMINATION DE LA RÉDUCTION DE LA TRAÎNÉE AÉRODYNAMIQUE AU MOYEN D’ESSAIS VIRTUELS FONDÉS SUR LA CFD
3. 1. Validation de la méthode CFD
Selon la procédure de validation précisée à l’annexe VIII, appendice 3, du règlement (UE) 2018/858, la certification d’un dispositif aérodynamique au moyen de la CFD exige que la méthode CFD soit validée par rapport à une méthode CFD de référence, comme indiqué à la figure 1.
La méthode CFD à valider doit être appliquée à un ensemble de géométries génériques.
Figure 1
Procédure de validation de la méthode CFD
La comparabilité des résultats de la simulation informatique doit être démontrée. Le constructeur du dispositif aérodynamique ou le service technique établit un rapport de validation et le soumet à l’autorité chargée de la réception.
Toute modification apportée à la méthode CFD ou au logiciel et susceptible d’invalider le rapport de validation doit être portée à l’attention de l’autorité chargée de la réception, qui peut demander qu’il soit procédé à une nouvelle validation.
Une fois validée, la méthode est utilisée pour certifier le dispositif aérodynamique.
3. 2. Prescriptions relatives à la validation de la méthode CFD
La procédure de validation consiste à simuler trois séries de simulation CFD différentes, comme suit:
a) série BASE:
— tracteur 4x2 générique
— semi-remorque ST1 générique
b) série TRF:
— tracteur 4x2 générique
— semi-remorque ST1 générique
— grands volets arrière génériques
c) série LSC:
— tracteur 4x2 générique
— semi-remorque ST1 générique
— carénages latéraux longs génériques
Chaque série doit être simulée à β = 0,0 degré, 3,0 degrés et 6,0 degrés de lacet pour tenir compte des effets du vent transversal provenant du côté gauche du véhicule, comme indiqué à la figure 2.
Figure 2
Angle de lacet β
La perte de pression des échangeurs de chaleur est modélisée selon l’équation [1]:
dpdxPi·v2Pv·v [1]
dans laquelle les coefficients pour chaque échangeur de chaleur sont ceux indiqués dans le tableau 1.
Tableau 1
Coefficients de résistance des milieux poreux
| Coefficient | Condenseur | Refroidisseur d’air d’admission | Radiateur
| Résistance inertielle (Pi) [kg/m4] | 140,00 | 60,00 | 120,00
|
Résistance visqueuse (Pv)
[kg/m3s]
| 450,00 | 300,00 | 450,00
La simulation CFD doit satisfaire aux conditions indiquées dans le tableau 2. La conformité aux conditions minimales de la simulation CFD doit être démontrée à l’autorité chargée de la réception.
Tableau 2
Conditions minimales à respecter par la simulation CFD
| Champ | Valeur | Remarques
| Vitesse du véhicule | 25,00 m/s | À utiliser comme vitesse de référence du coefficient de traînée.
| Surface frontale du véhicule | 10,047 m2 | À utiliser comme surface de référence du coefficient de traînée.
|
Roue avant du véhicule tracteur
Distance verticale entre l’axe de rotation et le sol
| 527,00 mm |
|
Roue arrière de la semi-remorque
Distance verticale entre l’axe de rotation et le sol
| 514,64 mm |
| Dimensions du domaine de simulation: longueur | Longueur ≥ 145,00 m |
| Dimensions du domaine de simulation: largeur | Largeur ≥ 75,00 m |
| Dimensions du domaine de simulation: hauteur | Hauteur ≥ 25,00 m |
|
Position du véhicule
Distance entre l’entrée d’air et l’extrémité avant du véhicule
| ≥ 25,00 m |
|
Position du véhicule
Distance entre la sortie d’air et l’extrémité arrière du véhicule
| ≥ 100,00 m |
| Discrétisation du domaine: nombre de mailles | ≥ 60 millions de mailles | Affinage du treillis appliqué pour tenir compte correctement des zones importantes pour l’aérodynamique
| Surface au sol et roues | 25,00 m/s | La surface au sol du domaine de simulation doit se déplacer vers l’arrière par rapport au véhicule et les roues des véhicules doivent tourner à la vitesse tangentielle correspondante.
La méthode CFD doit permettre de calculer avec précision la valeur Δ(CD×A) au cours de la validation pour chacune des six comparaisons par rapport aux plages de référence, comme indiqué dans le tableau 3.
Tableau 3
Plages de référence pour la validation
| Série de simulation | Angle de lacet – β [deg]
| 0,0° | 3,0° | 6,0°
| TRF | - 8,6 % < Δ(CD×A) < -1,6 % | -9,0 % < Δ(CD×A) < -2,0 % | -10,3 % < Δ(CD×A) < -3,3 %
| LSC | -8,8 % < Δ(CD×A) < -1,8 % | -8,0 % < Δ(CD×A) < -1,0 % | -8,1 % < Δ(CD×A) < -1,1 %
Le rapport de validation doit refléter la valeur CD×A [m2] pour les neuf simulations CFD, comme indiqué dans le tableau 4.
Il doit comporter tous les éléments suivants:
— résultats CD×A [m2]:
Tableau 4
Résultats CD×A [m2]
| Série de simulation | Angle de lacet – β [deg]
| 0,0° | 3,0° | 6,0°
| BASE | | |
| TRF | | |
| LSC | | |
— dans le cas de méthodes de simulation dans des conditions stabilisées:
— données brutes de l’évolution de CD (ou CD×A) par rapport à l’itération, au format *.csv,
— la moyenne des 400 dernières itérations;
— dans le cas de méthodes de simulation dans des conditions transitoires:
— données brutes de l’évolution de CD (ou CD×A) par rapport au temps, au format *.csv,
— la moyenne des 5 dernières secondes;
— une section du plan XY qui coupe l’ensemble du domaine de simulation:
— passant par le point de rotation des roues de l’essieu avant du véhicule tracteur,
— montrant l’ampleur de la vitesse d’écoulement de l’air sur une échelle allant de 0 à 30 m/s et avec une barre de couleurs divisée en 18 niveaux de couleur au moins, comme illustré à la figure 3;
Figure 3
Vue du plan XY passant par le point de rotation des roues de l’essieu avant
— une section du plan XY qui coupe l’ensemble du domaine de simulation:
— passant par les rétroviseurs latéraux du tracteur,
— montrant l’ampleur de la vitesse d’écoulement de l’air sur une échelle allant de 0 à 30 m/s et avec une barre de couleurs divisée en 18 niveaux de couleur au moins, comme illustré à la figure 4;
Figure 4
Vue du plan XY passant par les rétroviseurs latéraux du tracteur
— une section du plan YZ qui coupe l’ensemble du domaine de simulation:
— passant par le point de rotation des roues de l’essieu avant du véhicule tracteur,
— montrant l’ampleur de la vitesse d’écoulement de l’air sur une échelle allant de 0 à 30 m/s et avec une barre de couleurs divisée en 18 niveaux de couleur au moins, comme illustré à la figure 5;
Figure 5
Vue du plan YZ passant par le point de rotation des roues de l’essieu avant
— une section du plan XZ qui coupe l’ensemble du domaine de simulation:
— passant par le centre du véhicule,
— montrant l’ampleur de la vitesse d’écoulement de l’air sur une échelle allant de 0 à 30 m/s et avec une barre de couleurs divisée en 18 niveaux de couleur au moins, comme illustré à la figure 6.
Figure 6
Vue du plan XZ passant par le centre du véhicule
Les plans XY, YZ et XZ utilisent un système de coordonnées fixé au véhicule, comme illustré à la figure 7, dans lequel:
— l’axe des X est orienté dans le sens longitudinal du véhicule,
— l’axe des Y est orienté dans le sens de la largeur du véhicule,
— l’axe des Z est orienté dans le sens de la hauteur du véhicule.
Figure 7
Position du système de coordonnées par rapport au véhicule
3. 3. Certification d’un dispositif aérodynamique
Le constructeur du dispositif aérodynamique doit utiliser des géométries de véhicule génériques pour démontrer les performances du dispositif aérodynamique monté sur une remorque ou une semi-remorque. À cette fin, le modèle 3D du dispositif aérodynamique est ajouté aux géométries de véhicule génériques dans la même position que s’il était monté sur un véhicule réel.
Avec l’accord d’une autorité chargée de la réception, le constructeur du dispositif aérodynamique peut apporter des modifications aux géométries génériques si cela est nécessaire pour la bonne installation ou le bon fonctionnement du dispositif aérodynamique, et si cette modification correspond à la réalité.
La méthode CFD validée doit être appliquée aux géométries modifiées et les valeurs Δ(CD × A) doivent être calculées pour quatre angles de lacet: β = 0,0 degré, 3,0 degrés, 6,0 degrés et 9,0 degrés.
3. 4. Déclaration des valeurs de réduction de la traînée aérodynamique
Le rapport technique doit présenter le bénéfice aérodynamique Δ(CD × A) [%] pour les quatre angles de lacet, comme indiqué dans le tableau 5.
Tableau 5
Valeur Δ(CD × A) [%] par angle de lacet de la (semi-)remorque modifiée
| Δ(CD × A) (β) [%] | Angle de lacet – β [deg]
| 0,0° | 3,0° | 6,0° | 9,0°
| (Semi)-remorque modifiée | | | |
calculée selon la formule suivante [2]:
ΔCDAβCDAβBASE CDAβMODCDAβBASE100[2]
Aux fins de cette formule:
CDAβMod désigne la résistance aérodynamique (en m2) de la géométrie modifiée calculée par la méthode CFD validée pour β = 0,0 degré, 3,0 degrés, 6,0 degrés et 9,0 degrés;
CDAβBASE désigne la résistance aérodynamique (en m2) de la série BASE calculée par la méthode CFD validée pour β = 0,0 degré, 3,0 degrés, 6,0 degrés et 9,0 degrés.