Professionele wielrenners zitten in verschillende posities op hun fiets bij het afdalen van een berg. Ze proberen om zo gestroomlijnd mogelijk naar beneden te rijden. Proeven in een windtunnel en simulaties door onder meer de faculteit Bouwkunde van de TU Eindhoven laten nu zien welke houding aerodynamisch het gunstigste is.

Wielrenners nemen de raarste posities aan bij het afdalen van een berg. Dat doen ze om zo weinig mogelijk luchtweerstand te ondervinden en dus iets sneller te zijn dan hun concurrenten. Topper Chris Froome liet vorig jaar tijdens een etappe in de Tour de France een opvallende, onconventionele houding zien bij het afdalen van de berg Peyresourde.

Na afloop verklaarden journalisten dat Froome had gewonnen dankzij zijn houding op de fiets, helemaal voorovergebogen over zijn stuur (zie afbeelding), zittend op de bovenbuis van zijn fiets.

Naar die etappe zat ook hoogleraar Bert Blocken van de Technische Universiteit Eindhoven te kijken. Blocken is gespecialiseerd in luchtstromingen en windhinder in de gebouwde omgeving en hield zich al eerder bezig met het effect van de luchtstromingen rond wielrenners.
 

Computersimulaties

‘Binnen vijf minuten na de etappe had ik al een paar mailtjes van collega’s in mijn mailbox. Of ik geloofde wat die journalisten beweerden, was de teneur van die berichten.’ Het was voor Blocken aanleiding om direct aan de slag te gaan met computersimulaties van de luchtstroming rond een wielrenner bij verschillende mogelijke houdingen op de fiets. Later volgden ook metingen in de windtunnel van de Universiteit van Luik. Aan het onderzoek werkten verder collega’s mee van de KU Leuven en softwarebedrijf ANSYS (voor de simulaties).


De resultaten zijn verrassend. Ten eerste blijkt dat Chris Froome niet heeft gewonnen dankzij zijn veronderstelde gunstige houding, maar meer ondånks die houding. Want Froome had het mis; zijn houding was niet de meest gunstige. Proeven in een windtunnel in combinatie met simulaties laten zien welke houding aerodynamisch wél het gunstigste is. In de windtunnel werden vier verschillende posities getest; in de simulaties twintig.
 

Resultaten

In de figuur hieronder zijn de belangrijkste resultaten van het onderzoek te zien. De positie linksboven is de traditionele houding van een wielrenner: ‘back upwards’. De andere vijf plaatjes laten verschillende mogelijke houdingen zien bij het afdalen. Door flink voorover te buigen en de rug horizontaal te brengen (‘back horizontal’), boekt een renner dus al 8 % snelheidswinst (zonder trappen).


Onveilig

Froome ging over zijn stuur hangen, naar eigen zeggen omdat hij zo in staat was om af en toe bij te trappen. ‘Niet alleen is dit aerodynamisch niet het meest optimaal, maar het is ook onveiliger, omdat het grootste deel van het lichaamsgewicht op het voorwiel terechtkomt, wat de stabiliteit en het stuurvermogen vermindert’, aldus Blocken.

Een veel gezien afdaalpositie is ‘back down’. ‘Die heeft twee voordelen boven “Froome”. Ten eerste kun je harder trappen en ten tweede is hij stabieler’, zegt Blocken. Nog sneller is positie ‘Pantani’, genoemd naar de in 2004 overleden Italiaanse renner Marco Pantani. Die legde zijn buik op het zadel, wat aerodynamisch een prima idee is, ‘alleen gaat trappen wat moeilijker.’ Zo maakt een renner steeds de afweging tussen minder luchtweerstand en een houding waarbij goed zijn krachten op de pedalen zijn over te brengen.
 

De beste houding

Ten slotte de absolute kampioen van het Eindhovense onderzoek: positie ‘top tube safe’, die wat wegheeft van wat Froome deed, maar dan met het gewicht wat naar achteren verplaatst, wat zorgt voor een betere stabiliteit. Daarbij is het lichaam meer gestrekt en dat is aerodynamischer. Blocken: ‘Dit is voor de luchtweerstand geweldig, maar trappen is lastig.’
 

Het raadsel van Froome

Dus als Froome volgens de wetenschap niet de meest gunstige daalpositie had aangenomen, waarom won hij dan toch de rit? Volgens de onderzoekers is het antwoord tweeledig. Ten eerste ontsnapte Froome nog voor de top van de Peyresourde uit de groep waar hij in zat. En ten tweede was er een verrassingseffect: de achtervolgers aarzelden meer dan tien seconden lang of ze volop de achtervolging zouden inzetten. Tijdens die aarzeling en ook daarna zaten de achtervolgers lang in de niet erg aerodynamische houding ‘back upwards’. Dat heeft Froome blijkbaar voldoende voorsprong gegeven. Want los van zijn houding kan hij ook gewoon erg hard fietsen natuurlijk.

Bij de computersimulaties wordt de lucht rond de renner opgedeeld in elementen. Vlakbij de helm zijn die elementen extreem klein, omdat daar een flinterdunne laminaire stroming zit, die door de simulatie onderscheiden moet worden.


Beeldmateriaal Bert Blocken et al.