Lorsque vous descendez dans les profondeurs de l’eau ou dans les airs, la traînée est ce qui vous affecte le plus. Les nageurs apprennent à combattre la résistance dans l’eau, les bateaux sont conçus pour la réduire et les poissons évoluent pour y faire face. Même les plus petites choses, comme les poils exposés sur le corps, ajoutent à la traînée. Si la conception est améliorée pour réduire la résistance même de 3 à 5 pour cent, son efficacité augmente.
Une équipe de recherche de l’Université de Melbourne, de l’Université des sciences et de la technologie King Abdullah d’Arabie saoudite et de l’Institute for High-Performance Computing de Singapour se sont associés pour développer un moyen de réduire la résistance de 1000% après des années et années de recherche. Les résultats ont été publiés dans la revue. Progrès de la science.
L’équipe a créé une configuration simple et a laissé tomber une boule de métal de 2 centimètres de large dans l’eau qui a créé une bulle de gaz autour d’elle et a coulé avec elle vers le bas. L’équipe a constaté que le ballon subissait 10 fois moins de résistance que tout autre objet de la même manière. L’étude a été dirigée par Derek Chan, un mathématicien de l’Université de Melbourne, qui a expliqué:
«Il existe deux façons de créer ces couches de gaz. Le premier consiste à chauffer une sphère métallique à une température très élevée, et le second est d’utiliser un superhydrophobe [incredibly averse to water] surface.”
“Pour le premier, nous chauffons la balle à 400 degrés Celsius, et nous chauffons l’eau à 95 degrés Celsius, juste en dessous de son point d’ébullition”, a décrit Chan plus tard. «Lorsque la balle touche l’eau, une petite quantité d’eau bout immédiatement autour d’elle, créant une couche de vapeur d’eau. Avec la combinaison correcte des températures de la balle et de l’eau, cette couche se stabilise, de sorte que la balle est complètement enfermée dans le gaz. Nous appelons cela un état de Leidenfrost.
L’autre moyen consistait à utiliser des surfaces hydrophiles.L’équipe l’a donc également testé car il fonctionne à température ambiante et économise l’énergie nécessaire pour chauffer dans le processus précédent. La balle a été enduite de Glaco Mirror Coat Zero, une sorte de revêtement hydrofuge pulvérisé pour les rétroviseurs automobiles. La nature hydrophile de la substance est si bonne que la couche de gaz entre elle et l’eau reste, même lorsqu’elle est complètement noyée dans l’eau.
Les chercheurs affirment qu’il existe d’autres moyens de réduire la traînée: “Les fossettes dans les balles de golf en sont un exemple, tout comme le motif sur la peau d’un requin.” Bien que l’équipe ait réussi à réduire facilement la résistance de 10 à 20%, cela n’était tout simplement pas suffisant. Ils ont commencé à trouver des moyens de créer une bulle de gaz plus épaisse en lançant des balles de différentes hauteurs. L’équipe était ravie de faire le paradoxe d’Alembert; transformer un concept purement théorique en réalité.
Le Dr Klaseboer de l’Institute for High Performance Computing a expliqué:
«Dans l’étude de la dynamique des fluides, nous avons toujours utilisé une sphère hypothétique car nous n’avons pas été en mesure de créer un objet avec une surface de glissement libre, jusqu’à présent. Le mouvement des balles, comme la balle de golf mentionnée ci-dessus, est impossible à prédire avec une formule mathématique en raison de l’action chaotique de la turbulence, mais la sphère dans la cavité n’a pas de turbulence et peut être décrite par des équations très simples. Cela pourrait devenir un exemple classique de certaines théories hydrodynamiques fondamentales. “
La création de l’objet antidérapant est une avancée qui s’avérera bénéfique dans la conception de véhicules marins écoénergétiques. Peut-être que même la natation de compétition aura une signification différente pour nous à l’avenir.
