Comment fonctionne un diffuseur arrière ?

On sait tous à quoi ressemble un diffuseur arrière. On en voit sur les voitures du Mans, en Formule, en Rallye, ou sur la Honda Civic de notre cher Jean Kevin Vtec. Mais quelle est la science derrière cette pièce aérodynamique ? Comment un diffuseur arrière fonctionne t-il ? On va tâcher de ne pas partir dans des explications trop mathématiques, et ainsi limiter les calculs au risque de vous endormir comme sur notre dernier papier : comment le poids affecte l’accélération ?

L’effet Venturi

Lorsqu’on parle de diffuseur arrière, cela fait intervenir plusieurs effets et théorèmes de dynamique des fluides, et plus particulièrement l’effet Venturi et le théorème de Bernoulli. Mais que viennent faire un italien et un suisse dans toute cette histoire me direz-vous ? Quels liens ont-ils ? En réalité, l’effet Venturi ne fait que prouver le théorème Bernouilli et va plus loin dans son travail.

Les diffuseurs arrières sont basés sur l’effet Venturi décrit comme un phénomène où la formation d’une dépression dans une zone où les particules de fluides sont accélérées. Pour simplifier le propos, disons que si le diamètre d’un flux diminue, la pression diminuera, et la vélocité augmentera.

Son application en Formule 1

Prenons un exemple simple. Prenez un gobelet McDonalds, vider ou buvez le contenu (peut nous importe). Maintenant mettez la partie supérieur du gobelet à votre bouche en vous assurant qu’il n’y a pas de fuite, et percez la partie inférieur du gobelet avec une paille. Paille McDonalds bien sûr, faut suivre ! Tout cela pour démontrer que lorsque que vous soufflerez dans votre gobelet, le débit d’air sortant de la paille va augmenter (vélocité).

Montage maison du schéma sur Paint.

On observe (schéma ci-dessus) que dans le cas d’une Formule 1 c’est l’inverse, l’air va d’abord passer sous la voiture là où l’espace est très étroit ce qui conduit à une très grande vélocité et faible pression. L’air va ensuite s’étendre et se disperser derrière la voiture en fonction de la taille, l’angle et le volume du diffuseur arrière, perdant sa haute vélocité mais augmentant sa pression.

Ainsi, la différence entre la pression de sortie (au niveau du diffuseur arrière en vert) et la pression d’entrée (sous la voiture en bleu) aura un effet direct sur l’appui aérodynamique (downforce) que la Formule 1 aura sur circuit. Traduction : plus l’angle du diffuseur arrière est important, plus votre Formule 1 profitera d’un appui aérodynamique, « l’attirant » vers le sol.

Enfin, si nous regardons un diffuseur arrière de derrière, on remarquera la présence de plusieurs « séparateurs ». Leur rôle est de permettre à l’air de s’écouler et de se disperser en ligne droite, et surtout de limiter ou réduire les effets de turbulences d’air en sortie (au niveau du diffuseur arrière en vert).

Réglementation FIA

Pour les fans de Formule 1, sachez que la FIA impose aux teams F1 un angle de diffuseur arrière maximum (175mm) ainsi qu’un nombre précis de séparateurs. Cela dans le but de limiter l’appui aérodynamique des voitures. Il n’est pas impossible que dans les années à venir, la FIA continue à autoriser l’augmentation de cet angle (en 2016 il était de 125mm) et du nombre de séparateurs afin de rendre les voitures encore plus rapide sur circuit. Cela semble être la politique de la FIA qui avance avec prudence sur le sujet.

Source Image : Formula 1