¿La instalación de guardabarros/guardabarros mejora la aerodinámica?

Es complejo.

La aerodinámica de una bicicleta y un ciclista a través del aire a las velocidades involucradas en el ciclismo significa que los factores que determinan la resistencia son principalmente:

1. el tamaño de la bicicleta + ciclista,
2. la forma que la bicicleta + ciclista presenta al flujo de aire, y
3. en menor medida, la textura de la superficie de la moto + ciclista.

Tamaño

El tamaño es bastante sencillo, un objeto más grande (según lo determinado por el área de la superficie frontal tal como se presenta al flujo de aire) de la misma forma y textura de la superficie y las velocidades relativas del aire tiene una mayor resistencia, y el aumento de la resistencia será proporcional al aumento de tamaño.

Entonces, un método para reducir la resistencia es hacer que la bicicleta + el ciclista sean más pequeños. Los ciclistas hacen esto usando ruedas, neumáticos y componentes más estrechos y, sobre todo, cambiando su posición en una bicicleta, siendo el ejemplo más obvio andar en una bicicleta reclinada.

Obviamente, las competiciones de diferentes tipos (UCI, triatlón y otras) tienen reglas que limitan el alcance del equipo y los posibles cambios de posición.

Agregar un carenado o un protector aumenta el tamaño de la bicicleta + el ciclista en general, por lo que, sobre esta base, aumentará la resistencia, sin embargo, como veremos, si realmente aumenta la resistencia (o si la reduce) depende de su forma.

Forma

La forma presenta un conjunto más complejo de interacciones en la aerodinámica. Al aire a estas velocidades no le "gustan" las sorpresas, me refiero a objetos que presentan cambios rápidos en el flujo de aire, como bordes afilados o ángulos en cuerpos rocosos. Estos crean mucha turbulencia en el flujo de aire y esto, a su vez, crea una mayor diferencia en la presión total delante y detrás del objeto que cuando el aire está menos perturbado cuando fluye alrededor de un objeto más suave. Es este diferencial de presión lo que determina en gran medida (pero no únicamente) la resistencia total.

Puede reducir la resistencia al crear una forma más aerodinámica, de ahí el desarrollo de ruedas de sección más profunda, tubos de forma aerodinámica y otros componentes (manillar, cascos, etc.). Entonces, aunque el tamaño de un objeto puede ser mayor, aún puede presentar menos arrastre general porque su forma es más aerodinámica. Esta es la razón por la que las bicicletas reclinadas récord de velocidad están completamente carenadas con una forma de lágrima larga y son mucho más rápidas a pesar de que son físicamente más grandes que la bicicleta y el ciclista que encierran.

Por lo tanto, un carenado o protector tiene el potencial de mejorar (o empeorar) la resistencia dependiendo de su forma.

Textura de superficie

Por último, la rugosidad de la superficie también juega un papel menor en la aerodinámica de los ciclistas, ya que se relaciona con lo que llamamos el arrastre por fricción de la superficie. Cuanto más aerodinámicamente se forma un objeto, más entra en juego este elemento. Para el ciclismo es un componente menor (pero no insignificante), al que se le presta más atención cuando el tamaño y la forma se han optimizado dadas las limitaciones en juego (por ejemplo, las reglas de la competencia). Cosas simples como usar ropa ajustada (por ejemplo, trajes de piel) o un uso más sofisticado de texturas superficiales y viajes aéreos. Podemos esperar que la textura de la superficie de un carenado o protector sea relativamente suave para presentar un mínimo arrastre por fricción, aunque existe la posibilidad de utilizar viajes aéreos estratégicamente ubicados.

Dirección del viento

Estos tres factores se complican por el hecho de que cuando se monta en bicicleta, el aire no siempre fluye en la misma dirección relativa, es decir, de frente, sino que puede fluir alrededor de una bicicleta + ciclista en un ángulo diferente al de frente (por ejemplo, cuando se conduce con viento cruzado). ). Aerodinámicamente, esto tiene el impacto de cambiar el tamaño efectivo, la forma y la rugosidad de la superficie del objeto que se presenta normal al flujo de aire. Entonces, lo que era una mejor opción aerodinámica en condiciones de frente ahora puede convertirse en una peor opción cuando el flujo de aire está en un ángulo relativo a la dirección de viaje del ciclista.

Entonces, ¿cuál es la respuesta?

No sé. Y tampoco nadie más.

Los protectores y los carenados agregan tamaño, pero tienen el potencial, si están bien diseñados, de presentar una forma más aerodinámica y reducir la resistencia por fricción. También tienen el potencial de hacer una forma menos aerodinámica en general y de agravar la resistencia adicional que presenta su mayor tamaño. A la complejidad se suma el impacto que tienen en la aerodinámica cuando varía la dirección relativa del flujo de aire.

La única manera de saberlo es medir la resistencia usando un túnel de viento y/o mediante métodos de prueba aerodinámicos basados ​​en campo validados, y/o haciéndolo virtualmente mediante modelado por computadora (uso de técnicas de dinámica de fluidos computacional - CFD). Cuando se prueban cambios modestos de equipo o posición, se requieren métodos y técnicas de análisis bien perfeccionados.

Una vez que aprendí al realizar pruebas de aerodinámica es que nunca puedes estar seguro de cuál será el resultado de cambios tan modestos hasta que hagas la prueba. Y vuelve a probar para asegurarte.

Mostrar los resultados de una prueba, de un tipo de protector/carenado en una configuración específica y un ciclista, solo le brinda la respuesta para esa configuración y un ciclista en particular. No es un resultado que pueda aplicarse universalmente.

Fondo como: Sin cambios netos con guardabarros.

Aquí está el artículo de referencias de gschenk sobre la aerodinámica del guardabarros de Jan Heine

Aquí está la bicicleta con guardabarros en el túnel de viento del artículo

Según el artículo, la parte delantera del guardabarros delantero ayudó. La parte trasera del guardabarros delantero dolía, por lo que sumó cero beneficios. Parece que con una pequeña modificación se podría diseñar un guardabarros que ayudó.

También podría convertirlo en un carenado mientras lo hace.