Donner de l'effet au ballon de football
Coupe du Monde 2006 : FLUENT utilisé pour comprendre les effets du ballon de football
Sheffield, Angleterre, 26 mai 2006
Fluent Inc., filiale à 100% d'ANSYS Inc. (NASDAQ: ANSS), innovateur en matière de technologies et logiciels de simulation conçus pour optimiser les procédés de développement des produits, a annoncé aujourd'hui les résultats des travaux de recherche menés par l'Université de Sheffield en collaboration avec Fluent Europe Ltd.
La Coupe du Monde de Football qui approche à grands pas dans un mois en Allemagne, promet d'être un nouveau festival de ce sport surnommé : le "Beautiful Game". Cette année, la compétition nous permettra d'assister à des tirs avec des effets qui défient toute explication rationnelle et dont l'issue du match dépend souvent.
Les plus grands gardiens de but se sont faits surprendre par des balles avec des effets inattendus qui se déportent sur la gauche puis sur la droite avant de venir taper le fond du filet, alors qu'elles ont été tirées avec très peu, voire pas, d'effet de rotation initial. Les récents travaux de recherche ont mis en évidence que la forme et la surface du ballon ainsi que l'orientation initiale, jouaient un rôle déterminant au niveau de sa trajectoire dans l'air.
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Une équipe de chercheurs, dirigée par le Dr Matt Carré du Département de Génie Mécanique de l'Université de Sheffield, a utilisé le logiciel le plus avancé en matière de simulation numérique des écoulements fluides (Computational Fluid Dynamics - CFD) pour simuler les phénomènes physiques d'écoulement d'air à l'intérieur et autour des objets. Ils ont étudié et comparé les écoulements d'air autour de 4 ballons, tous quatre différents en terme de design, utilisés à différentes époques au cours des 36 dernières années, jusqu'au tout dernier ballon adidas de la Coupe du Monde 2006.
Sarah Barber, étudiante en doctorat et joueuse au Football Club de Sheffield, en compagnie de Dave Mann, Ingénieur en Chef chez Fluent, ont utilisé un scanner 3D, similaire à ceux utilisés dans les courses de Formule 1, pour obtenir avec précision les détails de la surface de chaque ballon, incluant le dessin et les points des coutures. Ils ont démontré que la forme, la texture et l'asymétrie du ballon ainsi que son orientation initiale, avaient une grande influence sur la manière dont le ballon se déplaçait dans l'air après avoir été frappé. En effet, la force latérale varie en fonction de l'orientation du ballon par rapport à sa trajectoire en l'air. Ceci signifie que, pour un coup de pied avec un ballon qui tourne légèrement, la force latérale peut fluctuer et provoquer un effet « d'embardée ». Au final, la nature de l'effet dépend de l'orientation initiale du ballon avant sa frappe.
En collaboration avec le Dr. Takeshi Asai de l'Université de Tsukuba au Japon, l'équipe a effectué des essais en soufflerie pour vérifier les résultats des simulations CFD, et ont montré que, dans les conditions d'un match, la traînée de ballons de football sans rotation, a diminué de près de 30% au cours des 36 dernières années. Les nouveaux ballons comme ceux de la coupe du monde de cet été - que les fabricants déclarent plus ronds et plus réguliers au niveau des coutures des pièces- se sont révélés avoir un comportement plus uniforme pour des coups frappés à grande vitesse et comportant peu ou pas d'effet de rotation.
Le Dr Carré, commentant ces récentes découvertes, déclare : "Nos travaux mettent clairement en évidence le fait que tout défaut d’uniformité dans la conception des ballons de football, ou toute asymétrie au niveau de la fabrication, a des conséquences spectaculaires sur les forces latérales appliquées sur un ballon frappé avec peu ou sans rotation, provoquant ainsi l'effet d'embardée dans l'air".
"Nous pensons que nos travaux vont permettre d'expliquer le phénomène observé lorsque, certains joueurs frappent la balle avec très peu ou sans rotation, et qu'elle tournoie pourtant de façon qui semble erratique avec une trajectoire en S"
Sarah Barber ajoute : " En tant que joueuse de football, je pense que ce travail de recherche est crucial pour aider les joueurs de football à optimiser leurs stratégies de tir. Ce savoir-faire pourra par la suite être utilisé par les fabricants, pour concevoir des ballons qui amélioreront encore les sensations des joueurs et des spectateurs."
L'aérodynamique du ballon de football, ne sera pas la seule à être analysée dans les semaines à venir jusqu'à la Coupe du Monde. Le premier match de Coupe du Monde 2006 se déroulera le 9 juin au stade construit à cette occasion : le Stade de la Coupe du Monde de la FIFA, à Munich, ville qui héberge à la fois le FC Munich et le TSV Munich 1860. Le stade a été conçu par deux architectes suisses : Jacques Duke et Pierre de Meuron, qui ont pensé à la qualité du terrain de football et ont cherché à uniformiser les flux d'air au dessus du gazon du stade avec les portes ouvertes. Ces mouvements d'air optimisent la pousse de la pelouse du stade entre les matchs. Le Dr Peter Vogel de GTD GbmH, consultant basé à Dresden, a utilisé le logiciel de CFD de Fluent pour étudier les flux d'air dans le stade, de façon à valider son design. Il a pu ainsi vérifier que la configuration du stade était optimale en ce qui concerne la foule, et que le design visionnaire des architectes était conforme aux normes de sécurité. Les simulations détaillées d'écoulement d'air qu'il a effectuées illustrent parfaitement les flux d'air légers que les joueurs sentiront sur le terrain au dessus de la surface de jeu, pendant un match.
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A propos des différentes études menées dans le monde entier, Dr H. Ferit Boysan, Vice Président et Directeur Général d'ANSYS commente : "Il devient de plus en plus évident que la performance aérodynamique d'un ballon de football est intimement liée à son design et sa fabrication, comme en témoignent les études réalisées à l'Université de Sheffield. Les travaux du Dr Carré et du Dr Vogel mettent l'accent sur les techniques modernes de simulation numérique qui permettent de modéliser n'importe quelle frappe, de n'importe quel ballon, dans n'importe quel stade, de sorte que, nous aurons la capacité de prédire ce qui va se passer, avant même que le ballon ne soit frappé ! Ceci va ouvrir de nouvelles voies pour concevoir et développer des ballons de football et des stades"
A propos du Groupe de Recherche en Ingénierie des Sports de l'Université de Sheffield
Le groupe de recherche en Ingénierie des Sports du Dr Carré est rattaché au département de Génie Mécanique de l'Université de Sheffield en Angleterre. Le groupe possède une expertise reconnue internationalement, dans l'étude aérodynamique des ballons et des terrains de sport. Il utilise de nombreuses techniques de modélisation, numériques et expérimentales, et est étroitement lié à l'ISEA (International Sports Engineering Association) et au SportsPulse.
A propos de Fluent
Fluent Inc., filiale à 100% d'ANSYS, Inc. (Nasdaq : ANSS), est le plus grand fournisseur mondial de solutions et services en simulation numérique des écoulements de fluides (Computational Fluid Dynamics – CFD). Les logiciels de Fluent sont utilisés pour la simulation, la visualisation et l'analyse des écoulements, transferts thermiques et réactions chimiques. C'est un domaine majeur de l’IAO (Ingénierie Assistée par Ordinateur) utilisé au niveau mondial dans la plupart des secteurs industriels, incluant l'aéronautique, l'automobile, et l'industrie des procédés. Les logiciels de Fluent ont énormément été utilisés dans les sports de compétition, depuis la Course Automobile, jusqu'à la Coupe de l'America en passant par les Sports Olympiques.
De plus amples informations sur les produits de Fluent sont disponibles sur le site web : www.fluent.com
A propos d'ANSYS
Fondée en 1970, ANSYS Inc. conçoit et commercialise dans le monde entier des technologies et des logiciels de simulation technique, utilisés à grande échelle par des ingénieurs et des concepteurs dans des secteurs très diversifiés. ANSYS se consacre à l'élaboration de solutions ouvertes et souples qui permettent aux utilisateurs d'analyser directement sur ordinateur les modèles conçus, ce qui leur procure une plate-forme commune pour assurer un développement rapide, efficace et économique des produits, depuis l'étape de la conception jusqu'à la vérification finale et à la validation. La société et son réseau de distributeurs, assurent la commercialisation, le support et la formation des clients. Etabli à Canonsburg, en Pennsylvanie, ANSYS Inc. compte plus de 40 bureaux de vente stratégiques dans le monde, emploie quelque 1350 personnes et distribue les produits ANSYS dans plus de 40 pays par l'intermédiaire de son réseau de partenaires.
Pour plus d'informations, consultez le site www.ansys.com
ANSYS, FLUENT ainsi que tous les produits et services de ANSYS, Inc. sont des marques ou marques déposées d'ANSYS, Inc. ou de ses filiales, aux Etats-Unis et dans d'autres pays. Toutes les autres marques ou marques déposées sont la propriété de leur propriétaire respectif.
Pour plus d'informations contacter :
Sabine Maïda
FLUENT France
Tél. : +33 (0) 1 30 60 13 51
sabine.maida@fluent.fr
Autres liens utiles
Etudes effectuées sur le coup franc de David Beckham, en 2002
http://www.fluent.com/news/pr/pr43.htm
Football Club de Sheffield, abritant le plus vieux club de football du monde (qui a prêté le ballon datant de 1960 utilisé pour les études de CFD)
http://www.sheffieldfc.com/
Site web de la 5ème Conférence Internationale sur l'Ingénierie du Sport (11-14 Juillet 2006 à Munich) au cours de laquelle seront présentés les travaux de CFD de Sarah Barber sur le ballon de football.
http://www.sportkreativwerkstatt.de/isea2006/
Site officiel de la Coupe du Monde de Football
http://fifaworldcup.yahoo.com/