Les équipes de cyclisme professionnels peuvent réduire la traînée d'air pour leur cavalier protégé jusqu'à 76% en adoptant des formations spécifiques différentes de la paleline unique traditionnelle, selon de nouvelles recherches de l'Université Heriot-Watt en partenariat avec la société de logiciels de simulation, ANSYS, qui fait partie de Synopsys.
Malgré l'aspect apparemment individuel du cyclisme compétitif, c'est vraiment un sport d'équipe. Dans le Tour de France, chacune des 23 équipes a huit cyclistes qui jouent tous un rôle crucial dans le succès global de l'équipe.
Lorsqu'un chef d'équipe est impliqué dans un accident ou un pneu plat et qu'il tombe du peloton ou du groupe de premier plan dans la course, ses coéquipiers auront la tâche de ramener ce cavalier protégé dans le peloton ou le groupe de premier plan, où les cavaliers se suivent étroitement pour réduire la résistance à l'air. Ce faisant, les coéquipiers tenteront de protéger leur cavalier protégé du vent lui permettant ainsi d'économiser des ressources énergétiques, au détriment de l'investissement de leurs propres ressources énergétiques.
Pendant des décennies, la façon traditionnelle de ramener le cavalier protégé était la paleline unique, ce qui signifie que les cyclistes roulent en ligne droite les uns contre les autres, en l'absence de vent croisé, avec le cavalier protégé à l'arrière.
En utilisant des tests avancés de simulation et de soufflerie, cette nouvelle étude a quantifié l'avantage aérodynamique des formations d'équipe alternatives utilisées par les cyclistes du Tour de France, au-delà de la paceline unique, révélant comment différentes configurations peuvent être supérieures et peuvent avoir un impact considérable sur les économies d'énergie et les performances de la course.
Dirigée par Bert Blocken, professeur de génie mécanique de l'École d'ingénierie et de sciences physiques (EPS) basée à l'Université Heriot-Watt à Édimbourg, les résultats soulignent comment le positionnement stratégique aide les coureurs à rejoindre le peloton. La recherche a été menée avec des collègues, le Dr Fabio Malizia et le Dr Xiaoqi Hu d'EPS.
Avec la conservation de l'énergie plus vitale que jamais, ces idées pourraient façonner la façon dont les équipes abordent les moments les plus décisifs de la race emblématique. Le professeur Bert Blocken, en partenariat avec ANSYS, qui fait partie de Synopsys, a appliqué la dynamique des fluides de calcul (CFD) et les tests en soufflerie pour évaluer comment les différentes formations de cyclistes réduisent la traînée aérodynamique des chefs d'équipe.
En utilisant un modèle de cycliste haute fidélité et des outils de simulation avancés, la recherche a analysé le flux de vent sur les configurations de trois, quatre et cinq riveurs. Les résultats offrent des conseils clairs et soutenus par les données sur les formations offrant les plus grandes économies d'énergie, des informations que les équipes professionnelles peuvent utiliser pour affiner leurs stratégies du jour de la course.
Le professeur Blocken dirige le programme aérospatial de l'Université Hereot-Watt et conseille également des équipes sportives professionnelles sur l'aérodynamique lors d'événements tels que le Tour de France. Commentant les conclusions, il a déclaré: « L'objectif principal est de minimiser l'effort du leader pour préserver une énergie maximale pour le reste de la course.
« Selon la situation compétitive, il y aura le recrutement d'un ou plusieurs coéquipiers pour protéger le leader autant que possible du vent pour réduire la traînée aérodynamique. »
Le Tour de France est le summum du cyclisme compétitif. En 2025, les cyclistes couvriront près de 2 100 miles sur 23 jours avec un gain d'élévation total de près de 170 000 pieds.
Avec des ascensions et des sommets dans le Massif Central, les montagnes Pyrénées, les Alpes françaises et les montagnes du Jura, les cavaliers ont besoin de force physique et mentale pour sortir.
Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont découvert que pour un groupe de trois coureurs, le cavalier de fuite dans une forme de triangle inversé n'a connu que 40% de traînée par rapport à la conduite seule.
En ajoutant un quatrième pilote et en créant une forme de diamant, le cavalier de fuite subit 38% de traînée, et les principaux cyclistes éprouvent également beaucoup moins de traînée, permettant à toute la formation de voyager plus rapidement. La meilleure configuration pour le leader est la formation de train avec deux ensembles de deux membres de l'équipe côte à côte devant le leader, réduisant la traînée à 24% au prix de quatre cyclistes abritant le leader. C'est 20% de moins que la meilleure position dans la paleline unique correspondante.
ANSYS, qui fait partie de Synopsys, se spécialise dans les logiciels de simulation d'ingénierie utilisés à l'échelle mondiale pour concevoir, tester et exploiter des produits dans plusieurs industries, notamment les soins de santé, les transports, l'énergie, la construction, le sport et le secteur spatial.
Thierry Marchal, directeur de programme, Sport & Healthcare chez ANSYS / Synopsis, a déclaré: « Nous apportons une technologie d'ingénierie aérospatiale au Tour de France pour aider les athlètes à mieux tirer parti de leurs compétences existantes.
« Mais l'introduction de l'IA et de la simulation numérique dans des sports populaires tels que le cyclisme est également un excellent moyen de montrer l'importance de la modélisation et de la simulation pour un public plus large et d'expliquer la physique complexe de manière amusante et simplifiée. »
Frédéric Grappe, responsable de la performance et de l'innovation dans l'équipe de cyclisme professionnel, Equipe Groupama FDJ, explique les implications pratiques de l'étude, « le nombre de coéquipiers requis et la configuration adoptée pour réduire les efforts du leader sans sacrifier trop de membres de l'équipe, est généralement déterminé par les configurations de course actuelles et les sentiments du leader.
« L'objectif ultime est de ramener le leader dans le groupe en lisant l'effort autant que possible, en évitant les accélérations autant que possible, qui sont très coûteuses en termes d'énergie.
« Cette étude examine de nombreuses configurations et quantifie les avantages de chacun en l'absence de vent croisé, de vent de queue et de vent de la tête. Malgré d'autres paramètres tels que différents géométries du corps du cycliste et la présence d'autres véhicules, cette analyse fournit des informations inestimables pour discuter avec notre équipe avant la course afin de se mettre en œuvre sur les meilleures tactiques. »
Alors que le cyclisme professionnel continue d'évoluer avec des méthodes et des équipements de formation de plus en plus sophistiqués, la compréhension des principes aérodynamiques devient crucial pour un succès concurrentiel. La recherche offre aux équipes une validation scientifique des stratégies de formation qui ont longtemps été utilisées intuitivement dans la course professionnelle.
