Elle a mis à l’épreuve des ponts suspendus, des gratte-ciel, des éoliennes, des aéronefs de nouvelle génération et la performance aérodynamique des athlètes. La soufflerie du Politecnico di Milano fête ses 25 ans et revient sur un quart de siècle de recherche et d’innovation sur l’interaction entre le vent, les structures et les personnes.
Opérationnelle depuis 2001, la soufflerie est l’une des grandes infrastructures de recherche du Politecnico di Milano. Elle intègre expérimentation, modélisation analytique et simulation numérique afin d’améliorer la capacité à prédire le comportement aérodynamique des bâtiments, des infrastructures, des moyens de transport et des technologies énergétiques. En 25 ans, elle a accueilli plus de 700 projets et plus de 40 000 visiteurs.
Étudier le vent, c’est anticiper ses effets avant même qu’une structure ne soit construite. Dans la grande section à couche limite, des modèles réduits de bâtiments, de ponts, de toitures et de milieux urbains sont exposés à des écoulements reproduisant différentes conditions atmosphériques. Les mesures permettent d’évaluer les pressions, les forces et les vibrations, de vérifier la réponse structurelle et d’identifier d’éventuels points critiques dès la phase de conception.
Ces travaux ont accompagné au fil des années des projets internationaux et certaines des grandes transformations urbaines de Milan : plus récemment, des essais sur des modèles rigides et aéroélastiques de CityWave, utilisés pour la conception aérodynamique de la toiture et le dimensionnement du système d’amortissement.
La même approche expérimentale permet d’aborder les défis de la transition énergétique et de la mobilité du futur. La configuration open jet permet d’étudier les rotors d’hélicoptère et les systèmes de propulsion des eVTOL, des aéronefs électriques à décollage et atterrissage verticaux. Les données expérimentales sont utilisées pour évaluer les performances, les distributions de pression et le comportement des écoulements, ainsi que pour valider les modèles numériques avant la production et la certification.
Dans le domaine des énergies renouvelables, la soufflerie permet d’étudier le comportement d’une éolienne isolée ou d’évaluer les effets d’interaction entre plusieurs machines d’un parc éolien. En particulier, de grandes turbines conçues pour des installations flottantes en mer ont été étudiées à l’aide d’une plateforme robotique reproduisant les mouvements induits. La soufflerie est également utilisée pour les essais aérodynamiques de systèmes photovoltaïques à suivi solaire.
Depuis plus de dix ans, l’expertise développée dans la soufflerie est également appliquée au sport. Dans les disciplines à haute vitesse, la traînée aérodynamique constitue souvent un obstacle important à la progression : sa réduction peut se traduire par une amélioration mesurable de la performance. La section à faible turbulence peut accueillir les athlètes ainsi que le matériel utilisé en compétition.
Un dispositif d’essai dédié mesure les forces et les moments selon les trois axes à mesure que la vitesse du vent varie, tandis qu’un système de caméras enregistre chaque essai. Les données et les images sont fournies en temps réel, permettant aux athlètes, aux entraîneurs et aux chercheurs de comparer différentes postures et configurations et d’évaluer des changements de position même minimes.
Les essais ont concerné le cyclisme, la course à pied, le ski, le patinage de vitesse, la luge et le saut à ski. Parmi les athlètes ayant utilisé la soufflerie figure l’équipe nationale italienne de cyclisme sur piste, qui y a peaufiné les derniers détails aérodynamiques avant les Jeux olympiques de Paris 2024.
« Les années à venir verront la soufflerie engagée dans les défis technologiques qui façonneront l’ensemble du monde de la recherche scientifique. Nous devrons être capables de nous ouvrir à de nouvelles perspectives, y compris celles liées à l’utilisation de l’Intelligence Artificielle, sans perdre notre capacité à rester étroitement connectés aux problèmes du monde réel et à fournir des solutions d’ingénierie à la fois à la communauté scientifique et à l’industrie », déclare Sara Muggiasca, Directrice scientifique de la soufflerie du Politecnico di Milano.
FICHE TECHNIQUE – L’un des plus grands laboratoires d’Europe
La soufflerie est une installation en circuit fermé à configuration verticale, avec deux sections d’essai situées sur les côtés opposés du circuit. Cette configuration permet de passer des essais aéronautiques à haute vitesse aux études de vent atmosphérique appliquées aux bâtiments, aux ponts, à l’environnement et à l’énergie.
L’écoulement est généré par 14 ventilateurs, disposés en deux rangées de sept, d’un diamètre de 1,8 mètre chacun et d’une puissance de 100 kilowatts, pour une puissance totale de 1,4 mégawatt. La vitesse de chaque ventilateur peut être contrôlée indépendamment.
La section à faible turbulence mesure 4 mètres de large, 3,84 mètres de haut et 6 mètres de long. Le vent peut atteindre une vitesse maximale de 55 mètres par seconde, soit environ 200 kilomètres par heure, tout en maintenant un niveau de turbulence inférieur à 0,1 % dans des conditions standard.
En insérant une grille à l’entrée, la turbulence peut être portée à 6 %. La section d’essai peut également être retirée du circuit pour réaliser des essais en configuration open jet. Deux sections interchangeables permettent de préparer une nouvelle expérience pendant que l’installation est encore en fonctionnement.
La grande section à couche limite mesure 13,84 mètres de large, 3,84 mètres de haut et 35 mètres de long. Elle est conçue pour les études de génie éolien sur des modèles réduits de bâtiments, de ponts et d’autres structures civiles. La vitesse maximale est de 16 mètres par seconde, et l’intensité de turbulence en conditions d’écoulement uniforme est d’environ 2 %.
Des générateurs de turbulence et des éléments de rugosité placés en amont du modèle permettent de reproduire différentes conditions de terrain et de couche limite atmosphérique, en atteignant des niveaux de turbulence de 35 % et plus. Les modèles sont placés sur une plateforme tournante de 13 mètres de diamètre, qui permet de modifier l’angle d’incidence du vent.
