BE1026466B1

BE1026466B1 - Optimalisatie van de aerodynamica gedurende competitiesporten door gebruik van micro-vortex generatoren in een samenstelling

Info

Publication number: BE1026466B1
Application number: BE20185888A
Authority: BE
Inventors: Greet Claes; Riet Nikolaas Van
Original assignee: Naqi Nv
Priority date: 2018-07-11
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2020-02-11
Also published as: BE1026466A1

Abstract

Toepassingen om de huidfrictie te verminderen gebruik makende van ‘vortex generatoren’ zijn nog niet gekend, en worden in deze aanvraag verder besproken. Deze kunnen commercieel benaderd worden als een dunne crème bestaande uit een olie-in-water emulsie die vortexgeneratoren bevat, met als merknaam NAQI Aero speed gel ®. Deze aanvraag beschrijft dus meer specifiek een samenstelling bestaande uit een olie-in-water emulsie die vortexgeneratoren bevat, waarvan de diameter van de partikels gelegen is tussen 250 µm en 1410 µm, en de dichtheid van de partikels varieert tussen 15% en 30%. Verder wordt het gebruik beschreven van deze crème om een afname in aerodynamische weerstand en bijgevolg een toename in de snelheid van atleten tijdens het beoefenen van verschillende sportdisciplines, te bekomen. Een bijkomend technisch effect dat aan deze toepassing toegeschreven kan worden, is een verbeterde koeling van het lichaam van de atleten binnen uiteenlopende sportdisciplines.

Description

Optimalisatie van de aërodynamica gedurende competitiesporten door gebruik van micro-vortex generatoren in een samenstelling

TECHNISCH VELD VAN DE UITVINDING

Toepassingen om de aerodynamische luchtweerstand bij overstroming van een lichaamsdeel te verminderen gebruik makende van 'vortex generatoren' zijn nog niet gekend, en worden in deze aanvraag verder besproken. Deze kunnen commercieel benaderd worden als een dunne crème bestaande uit een emulsie, een lipogel of een hydrogel die vortexgeneratoren bevat, met als merknaam NAQI Aero speed gel ®. Deze aanvraag beschrijft dus meer specifiek een samenstelling bestaande uit een emulsie, een lipogel of een hydrogel die vortexgeneratoren bevat, waarvan de diameter van de partikels gelegen is tussen 250 μm en 1410 μm, en de dichtheid van de partikels varieert tussen 15% en 30%.

Verder wordt het gebruik beschreven van deze crème om een afname in aerodynamische weerstand en bijgevolg een toename in de snelheid van atleten tijdens het beoefenen van verschillende sportdisciplines, te bekomen.

Een bijkomend technisch effect dat aan deze toepassing toegeschreven kan worden, is een verbeterde koeling van het lichaam van de atleten binnen uiteenlopende sportdisciplines.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

Binnen verschillende sporten, waaronder wielrennen in tijdritten en triatlonwedstrijden, kan vermindering in aerodynamische weerstand cruciaal zijn voor atleten om een goede tijd neer te zetten. Deze aerodynamische weerstand bestaat uit twee componenten, namelijk de luchtweerstand en de huidfrictie. Gekende toepassingen om deze luchtweerstand te verminderen en dus de snelheid van atleten te verbeteren, maken gebruik van uiteenlopende hulpmiddelen, zoals speciale helmen, aangepaste fietsen en sturen, en aangepaste kledij voor wielrenners.

Toepassingen om de luchtweerstand via de huid te verminderen gebruik makende van 'vortex generatoren' zijn nog niet gekend, en worden in deze aanvraag verder besproken. Deze kunnen commercieel benaderd worden als een dunne crème bestaande uit een emulsie, een lipogel of een hydrogel die vortexpartikels bevat, met als merknaam NAQI Aero speed gel ®. Een bijkomend technisch effect dat aan deze toepassing toegeschreven kan worden, is een verbeterde koeling van het lichaam van de atleten binnen uiteenlopende sportdisciplines.

Een verminderde aerodynamische weerstand kan cruciaal zijn voor atleten om een goede tijd neer te zetten in uiteenlopende sporttakken.

- 2 BE2018/5888

Bij het wielrennen moeten het lichaam en de fiets de lucht rondom wegduwen. Dit creëert een hogere druk voor en een lagere druk achter de wielrenner. Hierdoor oefent de lucht een nettokracht uit tegen het lichaam op de fiets. De wielrenner en fiets vormen een bepaald frontaal gebied ten opzichte van de lucht. Hoe groter dit frontaal gebied, des te meer lucht verplaatst moet worden en hoe groter de luchtweerstand. Daarom proberen wielrenners en fietsproducenten het frontale gebied zo goed mogelijk te minimaliseren. Tenslotte zijn er nog aspecten, zoals de gladheid van de kledij, de aerodynamische positie en de mate waarin de lucht laminair in plaats van turbulent stroomt rondom de wielrenner en de fiets, die verzameld zijn in een dimensieloze parameter, de zogenaamde luchtweerstandscoëfficiënt of Cd. De formule voor de aerodynamische luchtweerstand Fdrag (N) op een wielrenner is:

Fdrag(N) = 0,5 Cd A Rho V²

Met A het frontaal gebied van de wielrenner in m², Rho de luchtdichtheid in kg/m³, V de snelheid van de wielrenner in m/s en Cd de luchtweerstandscoëfficiënt.

De kracht Pcyciist (Watt) die aan de fietswielen overgebracht moet worden om de totale weerstandskracht Fresist (N) te overkomen met voorwaartse snelheid v is:

P — p , ]ƒ ^r cyclist ^r resist ^v met

F resist — F gravity + F rolling + F drag

Fdrag is veruit de meest dominante kracht in deze vergelijking en als voorbeeld kan aangehaald worden dat, bij een snelheid van 50 km/u, 90% van de kracht van een wielrenner in een normale positie en onder normale omstandigheden gaat naar het overkomen van de luchtweerstand.

Zoals hierboven reeds aangehaald, hebben gekende toepassingen om de dimensieloze parameter, oftewel de luchtweerstandscoëfficiënt Cd van hierboven, te verminderen en dus de snelheid van atleten te verhogen, betrekking op de kledij en uitrusting van atleten. Deze luchtweerstand kan echter ook beïnvloed worden door de wrijvingscoëfficiënt van de lucht met de huid aan te passen. Hiervoor zou een crème die aangebracht wordt op aan de lucht blootgestelde ledematen, een oplossing kunnen bieden door zo de wrijving met de lucht te beïnvloeden.

Een bijkomend gekend probleem bij atleten is de regeling van de lichaamstemperatuur tijdens sporten. Voornamelijk door convectie, warmtestraling en verdamping van zweet treedt er koeling van het menselijk lichaam op.

Bij een eerste koelingseffect kan door verdamping de temperatuur verlaagd worden, maar wanneer tegelijkertijd ook de luchtvochtigheid toeneemt, zal de verdampingssnelheid vertragen. Deze verdampingssnelheid kan wel worden

- 3 BE2018/5888 opgedreven door de gevormde waterdamp direct weg te voeren van het lichaam zodat de lucht in contact met het lichaam niet verzadigd geraakt met waterdamp. Deze situatie geeft aan dat een goede omstroming van het lichaam met lucht extra koeling kan creëren.

Bij een tweede koelingseffect kan door convectie de temperatuur van het lichaam verlaagd worden. Verschillen in snelheid van de luchtlagen rondom het lichaam, zorgen voor stromingseffecten, die kunnen variëren van laminair tot turbulent, en de sterkte van koeling door convectie is rechtstreeks gecorreleerd met de snelheid van de lucht die het lichaam omgeeft.

Om zowel de koeling door verdamping als die door convectie zoals die hierboven beschreven zijn, te optimaliseren, kan opnieuw een samenstelling die de luchtstroming in de directe lagen rondom het lichaam bevordert, een oplossing bieden.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Deze aanvraag beschrijft een samenstelling bestaande uit een emulsie, een lipogel of een hydrogel die vortexpartikels bevat, waarvan de diameter van de partikels gelegen is tussen 250 μm en 1410 μm, en de dichtheid van de partikels varieert tussen 15% en 30%. Verder wordt het gebruik van een samenstelling beschreven bestaande uit een emulsie, een lipogel of een hydrogel met vortexpartikels met een grootte-orde en dichtheid zoals hierboven gespecifieerd, om een afname in aerodynamische weerstand en bijgevolg een toename in de snelheid van atleten tijdens het beoefenen van verschillende sportdisciplines, te bekomen. Ook het gebruik van een crème met een samenstelling zoals hierboven gespecifieerd, om een optimale regeling van de lichaamstemperatuur van atleten tijdens het beoefenen van sporten uit verschillende disciplines te bekomen, wordt beschreven.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN

Onder specifieke verwijzing naar de figuren, wordt benadrukt dat de getoonde bijzonderheden enkel bij wijze van voorbeeld dienen en enkel voor de illustratieve bespreking van de verschillende uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding. Zij worden voorgesteld met als doel het aanleveren van wat gezien wordt als de meest nuttige en dadelijke beschrijving van de principes en conceptuele aspecten van de uitvinding. In dit opzicht wordt niet geprobeerd om meer structurele details van de uitvinding te tonen dan noodzakelijk is voor een fundamenteel begrip van de uitvinding. De beschrijving in combinatie met de figuren maakt duidelijk voor de deskundigen in het vakgebied hoe de verschillende vormen van de uitvinding kunnen worden uitgevoerd in de praktijk.

- 4 BE2018/5888

Fig. 1 : Boven: Verschillende types van luchtstroming uit de aërodynamica, 1. Ideale flow, 2. Steady flow, 3. Unsteady of oscillerende flow, 4. Laminaire flow, waarbij grenslaagafscheiding optreedt en 5. Turbulente flow.

Beneden: Grafische voorstelling van luchtstroming rondom een object. Volgende stromingslagen bevinden zich achtereenvolgens rondom een object, 1. Laminaire grenslaag, 2. Overgangslaag, 3. Laminaire of viskeuze sublaag, 4. Loslatingspunt, 5. Losgelaten grenslaag, 6. Turbulente grenslaag

Fig. 2 : Het deel van het oppervlak van het lichaam waar de grenslaag van de stroming nog niet is losgelaten vertoont een goede omstroming met lucht. Elke verkleining van de turbulentie achter het lichaamsdeel of verlating van de wervelloslating zal een voordeel in thermodynamische koeling opleveren, doordat een groter deel van het oppervlak overstroomd wordt (lichtgrijze zone).

Fig. 3: (links) Resultaten van de partiele image velocimetry meting van de cilinder zonder product, (rechts) Resultaten van de partiele image velocimetry meting van de cilinder met NAQI® Aero Speed Gel.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE UITVINDING

Deze aanvraag beschrijft een samenstelling bestaande uit een emulsie, een lipogel of een hydrogel met vortexgeneratoren, waarvan de diameter van de partikels gelegen is tussen 250 μm en 1410 μm, en de dichtheid van de partikels varieert tussen 15% en 30%.

De aerodynamische weerstand die sporters ondervinden en die een negatieve invloed op hun prestaties heeft, bestaat uit twee componenten, namelijk de luchtweerstand en de huidfrictie. Gekende toepassingen om deze luchtweerstand te verminderen en dus de snelheid van atleten te verhogen, maken gebruik van uiteenlopende hulpmiddelen, zoals speciale helmen, aangepaste fietsen en sturen, en aangepaste kledij voor wielrenners. Zo werden gedurende de recente olympische spelen in Rio vortexgeneratoren gebruikt op de shirts van atleten, een ontwerp door Nike.

Toepassingen om de aerodynamische luchtweerstand bij overstroming van een lichaamsdeel te verminderen door vortexgeneratoren op de huid aan te brengen, en zo de sportprestaties van atleten te verbeteren, zijn echter nog niet gekend.

Vortices kunnen globaal gezien gedefinieerd worden als regio's waarin turbulente stromingen optreden. Vortexgeneratoren kunnen dus gedefinieerd worden als partikels van een bepaalde grootte die een vortex of turbulente stroming induceren. Deze generatoren kunnen verschillende vormen hebben, waaronder bijvoorbeeld een

- 5 BE2018/5888 driehoekige vorm, ronde vorm of een vorm gelijkend op de vleugel van een vliegtuig. De grootteorde van deze generatoren situeert zich afhankelijk van de toepassing tussen 5 en 75% van de dikte van de grenslaag.

Het principe waarop de werking van vortexgeneratoren gebaseerd is, kan vergeleken worden met het effect dat de vliegtuigvleugels hebben op luchtstroming. Deze luchtstroming rondom een voorwerp kan laminair of turbulent zijn (Fig. 1). Ook een combinatie is mogelijk (eerst een stuk laminair, daarna turbulent). Laminaire stroming kenmerkt zich doordat de lucht zich in stroomlijnen om het voorwerp heen beweegt. Die stroomlijnen hebben een verschillende snelheid. De moleculen direct aan het oppervlak zullen door de wrijving worden 'meegesleept' en hebben dus geen snelheid ten opzichte van het voorwerp. Naarmate de afstand tot het voorwerp groter wordt, wordt ook het snelheidsverschil ten opzichte van dat voorwerp groter tot er geen snelheidsverschil meer is ten opzichte van ongestoorde stroming. Dit is de 'grenslaag'. Turbulente stroming kenmerkt zich doordat de omstroming niet alleen langs het voorwerp is, maar ook dwars daarop. Turbulente stroming heeft een hogere weerstand dan laminaire stroming en de grenslaag is hier ook dikker (Fig. 1).

De reden waarom de grenslaag van het oppervlak scheidt, is dat het energieniveau bij het oppervlak zo laag wordt dat uiteindelijk een afscheiding bekomen wordt (Fig. 2). Deze scheiding kan vermeden worden, indien het energieniveau hoog genoeg blijft. Daarvoor is extra energie input in de grenslaag nodig. Verschillende manieren bestaan om de weerstand van een object te verlagen door de grenslaag van een object te wijzigen. De energie aanwezig in het fluïdum buiten de grenslaag kan bijvoorbeeld toenemen door een ander object met een dynamische vorm in deze flow aan te brengen, waardoor een 'roterende' flow naar de grenslaag toe ontstaat (Fig. 2). Zulke objecten worden ook wel vortexgeneratoren genoemd en zijn dus vergelijkbaar met vliegtuigvleugels. Vergelijkbaar aan een vleugeltip, is er aan één kant een lage druk zone, en aan de andere kant een hoge druk zone. Buiten deze zone, mengen de lage en hoge druk flow zich tot een circulerende beweging (Fig. 2). Door vortexgeneratoren op de huid aan te brengen kan dus grenslaagafscheiding uitgesteld worden, en op die manier kan de stromingslaag rondom de huid gewijzigd worden, waardoor extra tijdswinst tijdens sporten geboekt kan worden.

Verder kan een crème met een samenstelling zoals hierboven gespecifieerd, gebruikt worden om een optimale temperatuursregeling van de atleten tijdens het beoefenen van sporten uit verschillende disciplines te bekomen.

Zowel door convectie als door verdamping kan koeling van het menselijk lichaam optreden en de sterkte van de koeling is rechtstreeks gecorreleerd met de snelheid van de lucht die het lichaam omgeeft.

- 6 BE2018/5888

Bij een eerste koelingseffect kan door verdamping de temperatuur verlaagd worden. Wanneer tegelijkertijd ook de luchtvochtigheid toeneemt, zal ook de verdampingssnelheid vertragen. Deze verdampingssnelheid kan wel worden opgedreven door de gevormde waterdamp direct weg te voeren van het lichaam zodat de lucht in contact met het lichaam nooit verzadigd geraakt met waterdamp. Deze situatie geeft aan dat goede omstroming van het lichaam extra koeling kan creëren. Bij een tweede koelingseffect kan door convectie de temperatuur van het lichaam verlaagd worden. Wanneer een lichaamsdeel een relatief snelheidsverschil vertoont ten opzichte van de omgevingslucht, zal deze lucht het lichaamsdeel overstromen volgens de aerodynamische basiswetten.

Bij zeer lage luchtsnelheden zal deze overstroming niet turbulent zijn (Fig. 1). Bij hogere luchtsnelheden zal de grenslaag, die zowel laminair als turbulent kan zijn, loskomen van het lichaamsdeel (Fig. 2). Dit loskomen van de grenslaag, ook wel loslating genoemd, leidt dan tot de vorming van kolken en vortices. Men spreekt dan van turbulente stroming achter het lichaamsdeel. Deze turbulente stroming achter het specifieke lichaamsdeel zorgt eerder voor een recirculatie van de lucht, in plaats van aanvoer van verse, nieuwe lucht. In de situatie dat er een omgevingstemperatuur gelijk of hoger is dan de lichaamstemperatuur en er tegelijk ook een hoge luchtvochtigheid is, zal deze recirculatie van lucht achter het lichaamsdeel ervoor zorgen dat de verzadigde lucht (met waterdamp) veel minder goed kan afgevoerd worden. Het deel van het oppervlak van het lichaam waar de grenslaag van de stroming nog niet is 'losgelaten' vertoont een goede overstroming, waardoor de verzadigde lucht efficiënt kan worden afgevoerd. Elke vermindering van turbulentie of het verlaten van 'loslating' zal een thermodynamisch koeling voordeel opleveren, doordat een groter deel van het oppervlak overstroomd wordt en daardoor meer waterdamp kan afgevoerd worden (Fig. 2).

Mogelijk kan een toepassing bestaande uit een crème met vortexgeneratoren bovenstaande koelingseffecten positief beïnvloeden, vermits door de aanwezigheid van de partikels een betere luchtomstroming van het lichaam bekomen wordt, waardoor atleten tijdens het sporten een extra koelingseffect waarnemen.

De voorbeelden hieronder beschrijven experimenten waarin de speed gel getest werd op achtereenvolgens een cilinder omgeven door varkenshuid, op echte wielrenners en op een pvc cilinder.

In een eerste voorbeeld wordt het effect van de speed gel op de luchtsnelheid en bijgevolg op turbulentie getoond door een simulatietest uit te voeren met een cilinder omwikkeld met varkenshuid. In een tweede voorbeeld worden de testen met de

- 7 BE2018/5888 speed gel uitgevoerd op een wielrenner in tijdritpositie en kledij, op een wielrenner met standaardkledij voor het klassieke wegwielrennen en op een renner in een triatlonpak op een triatlonfiets. Een derde voorbeeld geeft de resultaten van metingen met partiele image velocimetry waardoor het effect van de speed gel op een pvc cilinder in een windtunnel gevisualiseerd wordt.

VOORBEELD 1

Experimenteel gedeelte

Als referentieobject om een been of arm te simuleren, werd gekozen voor een cilinder met een diameter van 100 mm. Deze cilinder werd omwikkeld met varkenshuid omdat dit sterk op mensenhuid lijkt. De cilinder met en zonder NAQI Aero speed gel werd nadien getest in een windtunnel bij verschillende windsnelheden.

Om het effect van de luchtsnelheid op turbulentie te zien, werd geopteerd om bij 4 verschillende luchtsnelheden te testen, allen gelinkt aan relevante fietssnelheden. De gekozen windtunnel luchtsnelheden van 10,4; 11,8; 13,3 en 14,8 m/s corresponderen met fietssnelheden van 37,5; 42,5; 47,9 en 53,3 km/h. De gemeten luchtweerstanden werden geconverteerd naar Watt.

Elke meting werd 4 maal herhaald. Twee maal met een metingstijd van 30 seconden en twee maal met een metingstijd van 60 seconden. Dit om de herhaalbaarheid van de testopzet te controleren. Het verschil tussen de 4 metingen bedroeg steeds minder dan 0,1 N, wat erop wijst dat de herhaalbaarheid uitstekend was.

Resultaten

In Tabel 2 kunnen we duidelijk zien dat alle NAQI® Aero Speed Gel prototypes (Run 6 - Run 11) een verbetering tonen t.o.v. de niet-behandelde referenties (Run 1 - Run 5)). De vortex generatoren met de beste resultaten werden geselecteerd voor de volgende testfase met echte wielrenners.

Tabel 2: Resultaten van de metingen om algemene luchtweerstand (in Watt) te bepalen voor een cilinder met en zonder varkenshuid.

Run	Configuration	Velocity [m/s]	Velocity [km/h]	Corrected drag [N]	Power [W]	Time
1	Baseline - placebo - w/o product	10,4	37,5	7,8	80,8	8h37
2	Baseline - placebo - w/o product	10,4	37,5	7,8	80,8
3	Baseline - placebo - w/o product	10,4	37,5	7,7	79,7
4	Baseline - placebo - w/o product	10,4	37,5	7,7	79,7

- 8 BE2018/5888

5	Baseline - placebo - w/o product	10,4	37,5	7,8	80,8	8h51
		11,8	42,5	9,7	114,6
		13,3	47,9	11,8	156,3
		14,8	53,3	13,7	202,7
6	Emulsie	10,4	37,5	7,5	77,6	09h01
		11,8	42,5	9,1	107,4
		13,3	47,9	11	146,8
		14,8	53,3	13,2	195,2
7	Emulsie - 0.84mm mini-vortex type R20	10,4	37,5	6,6	69,1	9h12
		11,8	42,5	8,2	96,5
		13,4	47,9	10,1	133,9
		14,8	53,3	12,8	189,1
8	Emulsie - 1.41mm mini-vortex type C14	10,4	37,5	6,8	71,2	9h23
		11,8	42,5	8,5	100,1
		13,3	47,9	10,5	140
		14,9	53,3	12,9	191,1
9	Emulsie - 7.5% R20 & 7.5% C14	10,4	37,5	6,6	69,1	9h35
		11,8	42,5	8,3	97,8
		13,4	47,9	10,6	140,7
		14,9	53,3	13,1	194,1
10	Emulsie - 15% 2mm mini-vortex type hars	10,4	37,5	7,1	73,4	9h57
		11,8	42,5	8,7	102,6
		13,4	47,9	10,8	143,3
		14,8	53,3	13	192,2
11	Hydrogel - 7.5% R20 & 7.5% C14	10,4	37,5	6,9	71,2	10h13
		11,9	42,5	8,2	97,3
		13,4	47,9	10,3	136,6
		14,9	53,3	12,4	183,6

- 9 BE2018/5888

VOORBEELD 2

Experimenteel gedeelte

De tweede testfase werd uitgevoerd op echte wielrenners. Er werd geopteerd om de testen uit te voeren op een wielrenner in tijdritpositie en kledij, op een wielrenner met standaardkledij voor het klassieke wegwielrennen en op een renner in een triatlonpak op een triatlonfiets. 5 atleten werden gekozen als proefpersonen. Er werd ook geopteerd om de crème op zowel beide armen als benen te testen, afhankelijk van de specifieke kledij en discipline (tijdrijden, baan, triatlon). Voor elke testfase werd er getest bij 1 enkele luchtsnelheid. De gekozen luchtsnelheid werd relevant voor die discipline geacht. De gekozen luchtsnelheid was 13,9 m/s of 50,0 km/u voor tijdrijden, 12,4 m/s of 44,64 km/u voor baanwielrennen en 10,9 m/s of 39,2 km/u voor triatlon.

Omdat de positie van de wielrenner met de verschillende crèmes en zonder crème exact hetzelfde moet zijn, werd de herhaalbaarheid gecheckt door elke meting 2 maal te doen. Binnen een marge van 1,5 Watt correleerden de resultaten goed. De positie van de wielrenner werd voor elke meeting gecheckt en indien nodig gecorrigeerd, door de contour van de positie van de referentiemetingen te vergelijken met de huidige positie. Door de vergelijking van de huidige positie met de referentiepositie te projecteren voor de wielrenner kon die snel en eenvoudig zijn huidige positie aan de referentie aanpassen.

Resultaten

Zonder NAQI® Aero Speed Gel bedroeg de gemiddelde luchtweerstand 374,5 Watt in tijdritpositie en met de NAQI® Aero Speed gel bedroeg de luchtweerstand 360,5 Watt. Het verschil bedraagt dus 14 Watt voor deze snelheid, wat correspondeert met zo'n 4%. Voor een afstand van 9 km in een tijdrit zou het gebruik van de NAQI® Aero Speed gel 8,4 seconden bedragen oftewel 46,6 seconden bij een tijdrit van 50 km. Dit komt overeen met bijna 1 seconde per km. Dit resultaat werd behaald door enkel de benen van de wielrenner in te smeren met de NAQI® Aero Speed Gel.

Dezelfde testen werden uitgevoerd op een triatleet en een wegrenner in normale kledij en positie. Voor de triatleet was de gemiddelde luchtweerstand 235,5 Watt. De luchtweerstand met NAQI® Aero Speed gel op de armen/schouders en benen was 222 Watt. De gemiddelde luchtweerstandvermindering bedroeg 13,5 Watt. Dit leidt tot een tijdsbesparing van 307 seconden bij de iron man afstand. Of een vermindering van bijna 6%. Voor een wegwielrenner in de standaardracepositie en met gebruikelijke kledij bedroeg de basis luchtweerstand 420,7 Watt bij 44,6 km/u. Met de NAQI® Aero Speed gel op de benen werd de weerstand gereduceerd tot 405,2

- 10 BE2018/5888

Watt, wat leidt tot een vermindering van bijna 4%.

VOORBEELD 3

Experimenteel gedeelte

Met behulp van partiele image velocimetry (PIV) metingen werd het effect van de NAQI® Aero Speed gel gevisualiseerd op een pvc cylinder in de windtunnel. Kleine oliedeeltjes laten toe de stroom rond een object te traceren en te visualiseren met deze meettechniek. Door twee metingen uit te voeren, eenmaal met enkel de cilinder en een tweede maal met de cilinder waarop een laag Aero Speed gel werd aangebracht, kan het aerodynamisch effect van de speed gel aangetoond en gevisualiseerd worden. Bij de PIV metingen werd gebruik gemaakt van een tweedimensionale PIV waardoor de deeltjes aan de achterzijde van de cilinder niet verlicht kunnen worden omdat ze in de schaduw van de cilinder zitten. Hierdoor kunnen er in dit gebied geen betrouwbare meetpunten worden opgebouwd.

In de PIV metingen stroomt de lucht van links naar rechts met een snelheid van 14m/s. Dit resulteert in een stagnatiepunt aan de linkerkant van de cilinder en een onstabiele lage snelheidszone aan de rechterkant van de cilinder.

Resultaten

Het is duidelijk dat de NAQI Aero Speed gel de luchtstroming rondom de cilinder beïnvloedt. Door de grotere ruwheid van het oppervlak van de cilinder met de speed gel wordt het punt waar de stroming loslaat verlaat. Dit zorgt voor een kleiner drukverschil tussen het voorste en achterste deel van de cilinder door het gebruik van de speed gel (Fig. 3). Een kleiner drukverschil betekent een kleiner aandeel van dit drukverschil in de totale luchtweerstand. Aangezien het drukverschil de grootste bijdrage levert tot de volledige luchtweerstand van een lichaam, wordt deze daardoor ook gereduceerd.

Claims

CONCLUSIES

1. Een samenstelling bestaande uit een een emulsie, een lipogel of een hydrogel die vortexgeneratoren bevat waarvan de diameter van de partikels kan variëren tussen 250 μm en 1410 μm en de dichtheid van de partikels minimaal 15% en maximaal 30% kan bedragen.
2. Gebruik van een samenstelling zoals beschreven in conclusie 1 om een afname in de aerodynamische weerstand te bewerkstelligen en zo een toename in de snelheid van atleten in verschillende sportdisciplines te bekomen.
3. Gebruik van een samenstelling zoals beschreven in conclusie 1 voor een optimale regeling van de lichaamstemperatuur van atleten tijdens het beoefenen van sporten uit verschillende disciplines.