CFD Analyse på sykkel

Aerodynamisk motstand er den største motstanden syklister møter, og utgjør opptil 90% av den totale effekten som kreves. En aerodynamisk posisjon på sykkelen er derfor svært viktig for å sykle raskest mulig.

Vi er stolt samarbeidspartner med Airo.app, et selskap grunnlagt av aerodynamikk eksperter som Ingmar Jungnickel, Konstantin Usachev og Dr. Matt Williams.

Ingmar Jungnickel har tilbrakt et tiår innen sykkel-aerodynamikk, hvor han ledet aerodynamikk-avdelingen hos Specialized Bicycles. Konstantin Usachev er Ingmars tidligere kollega hos Specialized og en erfaren programvaresystemutvikler. Og Williams bidro med sin store erfaring som tidligere hoved-CFD-ingeniør hos McLaren F1 og Bahrain McLaren i utviklingen av CFD-algoritmene.

Hva er CFD – Computational Fluid Dynamics ?

Først litt teoretisk språk. Numerisk fluiddynamikk eller numerisk væskedynamikk er en gren av fluiddynamikk der numeriske metoder brukes til å analysere strømningsproblemer (ref. wikipedia).

Metoden er velkjent og mye brukt i utvikling av biler, fly og raketter. Altså på områder som er kostbare å teste utenfor et laboratorium. Vi synes det er fantastisk spennende å benytte den samme teknologien i sykkelsammenheng. Aerodynamikk på sykkel og CFD teknologi utfyller hverandre på strålende vis.

Hvilke fordeler gir bruk av CFD teknologi

• God nøyaktighet – Innenfor 2% av sammenlignbare vindtunnel tester. Dette er faktisk samme feilmarging man opererer med mellom vindtunneler også.
• Rimelig – Å analysere ved hjelp av CFD er mye rimeligere enn å teste i vindtunnel.
• Tidseffektivt – Å teste endringer på velodrom, vindtunnel eller utetesting kan være tidkrevende. Det tar tid å gjøre endringer på utstyret på sykkelen.

3D modellering legger grunnlaget for CFD analyse

For å kunne gjennomføre en CFD analyse trenger vi en 3D modell vi kan benytte som grunnform. Tidligere var vi avhengig av en avansert 3D scanner som del av prosessen med å lage denne modellen. Men, ikke nå lenger. Nå holder det med 2 stk photo’s. Et bilde av deg stående foran kamera. Et annet bilde av deg på sykkelen, sett fra siden. Dataprosessering som for kun noen få år siden tok 24 timer å gjennomføre, tar nå kun ca. 8 minutter.

En klar fordel med dette er at vi nå blir i stand til å konsultere utøvere spredt utover landet med CFD analyser og råd i forhold til hjelmer og sittestilling. Uten at man trenger å besøke oss i vårt bikefit studio i Drøbak eller i Asker / Velodromen.

Hva kan vi teste med CFD?

• Hjelm og hode posisjon – et bibliotek med hjelmer å velge i
• Oppsett av cockpit – rette hender / høye hender (vinklede underarmer)
• Overkropp / ryggvinkel og hofteåpning
• Albuer tett eller mer avstand
• Skuldre sammen eller ikke (shrug)

Luftens hastighet rundt rytter og sykkel

Figuren under viser hastigheten luften får rundt og bak rytter. Brun farge viser t luften har samme uniforme hastighet. Når rytteren komme gjennom denne luften med en gitt hastighet, må luften flytte seg. Luften får en rask hastighet tett inntil kroppen, for deretter å få lavere hastighet lengre fra kroppen for å tilpasse sin utgangshastighet. Det oppstår en vake (wake på engelsk) med turbulens. Ved turbulens går hastigheten til luften i alle retninger. Figuren viser hastigheten som er lavere bak rytteren enn foran. Dette er med på å lage en dragkraft som prøver å holde rytteren igjen (skape motstand).

Trykket på luften rundt rytter og sykkel

Figuren viser trykket luften får rundt og bak rytter. Brun farge viser at luften har samme uniforme trykk. På en vei nær samme nivå som havet er normaltrykket 1 atmosfære.

1 atm = 100 000 Pascal = 100 KPa

Trykk og hastighet henger sammen. Når man er ute i friluft (det vil si ingen lukket beholder eller tank) vil luft med høy hastighet ha lavt trykk. Lav hastighet vil ha høyere trykk.

I det turbulente området bak rytteren, vil hastigheten på luften være høy, imens trykket på luften er lavt.

På figuren viser fargekombinasjonen at trykket bak utøveren, i vaken, er nær 0 Pascal. Dette trykket, eller mangel på trykk, vil bidra til å holde utøveren tilbake. Som en støvsuger.

Luftstrømning rundt rytter

Figurene viser hvordan luften endrer seg på de to forskjellige sittestillingene på sykkelen.

Laminær strømning er når luften har samme hastighet i samme retning. Turbulent strømning er når luften går i alle retninger med forskjellig hastighet. Ta en titt på våre teoriside for visualisering av laminær- vs. turbulent strømning.

Figurene viser hvor disse endringene skjer når rytteren har en gitt hastighet.

Hjelp med sittestilling, aerodynamikk og CFD?

Ta kontakt med oss i dag, så skal vi hjelpe deg så godt vi kan.