Étude hydrodynamique des courses de natation en eau libre

Hydrodynamic study of open-water swimming races

• Auteur / Autrice : Baptiste Bolon
• Direction : Rémi Carmigniani, Frédérique Larrarte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance le 17/10/2024
• Etablissement(s) : Marne-la-vallée, ENPC
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Hydraulique Saint-Venant (Chatou, Yvelines)
• Jury : Président / Présidente : Jerry Westerweel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rémi Carmigniani, Frédérique Larrarte, Christophe Bailly, Philippe Odier, Céline Leverrier, Laëtitia Pernod, Christophe Clanet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Bailly, Philippe Odier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hydrodynamique

Stratégie

Calculs numériques

Natation

Mots clés libres

Natation

Drafting

Gestion de course

Optimisation

Stratégie

Swimming

Drafting

Race management

Optimization

Strategy

Résumé

Ce travail présente une étude physique des courses de natation en eau libre. Deux grands sujets sont abordés. D'abord, nous étudions les interactions entre nageurs (drafting), dans des configurations de nage à 2 athlètes et en peloton. Grâce à des mesures expérimentales et des calculs numériques, nous sommes capable d'évaluer l'impact de la position relative des nageurs sur la force de traînée qu'ils subissent. Ces résultats nous permettent de proposer une trajectoire optimale de dépassement. Ensuite, nous nous intéressons à l'impact des courants de la Seine sur la stratégie à mener lors de la course des Jeux Olympiques de Paris. Nos travaux montrent qu'il existe une trajectoire optimale le long du parcours, qui permet, en profitant des courants favorables et en évitant les courants les plus défavorables, de minimiser le temps de course d'un nageur. De même, il existe aussi une stratégie optimale de dépense énergétique qui permet à un nageur de minimiser son temps de course.

This works present an hydrodynamic study of open-water swimming races. It is divided in 2 parts. Firstly, we study the interactions between swimmers (called drafting) in groups of 2 or more athletes. Thanks to experimental measurements and Computational Fluid Dynamics calculations, we are able to determine the impact of the relative position of swimmers on the drag they face. Those results allow us to compute an optimal trajectory to overtake an opponent. Secondly, we determine the impact of the currents, in the Seine river, on the strategy to use during the Paris Olympic Games. Our work proves the existence of an optimal trajectory along the path of the race. By making the most of advantageous currents and by avoiding adverse ones, it minimizes the race duration for an isolated swimmer. We also show the existence of an optimal way to spend energy during the race.