FLO Cycling – 大論争 – 空気抵抗対重量


「何をすれば時間をもっと短縮できるのでしょうか?  ホイールセットの空気抵抗を改善することでしょうか、重量を減らすことでしょうか?  ジョンと私はFLOを立ち上げて以来、おそらくこの質問を数千回はないにしても数百回は尋ねられています。 FLOホイールを設計する際、私たちは主に空気抵抗を重視しました。 そうした理由は、可能性のあるほぼあらゆる状況において、空気抵抗の方が重量よりも時間に対する影響がずっと大きいためです。 しかし、私がしたいのはそれを主張するだけではありません。 真のFLO Cyclingのやり方で、その事実の証明に最善を尽くしたいと思います。 それを行うため、私は非常に賢い仲間に助けを求めました。 

仲間からの助け
ライアン·クーパー氏は数学の博士号を持っています。 彼は、工業数学すら簡単に見える類の数学をしています。 彼は数理最適化が専攻分野で、そのスキルを「Best Bike Split」という非常にクールなWebアプリケーションの開発に利用しています。  Best Bike Splitは、自転車走者のFTP、体重、自転車のセットアップ (ホイール、タイヤなど)、姿勢などの大量のデータを取り込み、特定のコースでのバイクスプリットを予測することができます。 このソフトウェアは驚くほど正確です。 私は、ライアンさんが1分以内にIronmanやハーフIronmanでのバイクスプリットを予測しているのを数回見たことがあります。 彼はほとんどいつも正しいです。 Best Bike Splitについて詳しく知りたい方は、当社のライアンさんとのインタビューをぜひご確認下さい。ライアンさんがソフトウェアの仕組みについて詳細を説明しています。 

調査
目標は、サイクリングホイールを選択した際に空気抵抗と重量のどちらがより多くの時間を短縮するかを判断することでした。 それを行うため、ライアンさんと私はレース日のホイールのセットアップ候補の一覧を作成しました。 ホイールのセットアップは軽量で空気力学的でないものから軽量でなく空気力学的効果の高いものにまで及びました。 

それから、ホイールの各セットアップを使用して、仮想の自転車走者をいくつかの特に人気の高いIronmanコースで走らせました。 テスト走行が全て完了した時、タイムを比較しました。

追跡調査
ではより多くのコースで行うのでぜひお読み下さい!
パート3では当社の2016年モデルのホイールを取り上げます!

Ironmanコース
最初の3つのコースは、Ironmanコースの中でも有名な場所から選択しました。 私たちは平坦なコース、起伏のある丘陵のコース、そして長距離の一定した登りのあるコースを選択しました。 丘陵のコースでは重量がより重量となるため、重量の利点を可能な限り最大限にするために丘陵のコースを入れたいと考えました。 選択したIronmanコースはこちらです。 

平坦コース – Ironmanフロリダ
距離: 112マイル
合計標高差: 991フィート

起伏コース – Ironmanコーダリーン
距離: 112マイル
合計標高差: 4804フィート

長距離クライムコース – Ironmanレイクプラシッド
距離: 112マイル
合計標高差: 4612フィート

エクストリームコース
私たちは空気抵抗がより重要であると非常に固く信じているため、人々が知る中で屈指の険しい丘陵があることで知られる2つのコースも選択しました。 それがこちらです。 

SavageMan 70
距離: 55.7マイル
合計標高差: 6717フィート

ラルプ·デュエズ
距離: 8.2マイル
合計標高差: 3514フィート
平均勾配: 8.1%

ホイールセット

空気力学的なホイール
FLO 30/30: 1624g
FLO 60/90: 2074g
FLO 90/DISC: 2259g

空気力学的でないホイール
私たちは、重量のみ異なる2つの仮定上の空気力学的でないホイールセットを作成しました。 このホイールが持つ空気力学特性は、Mavic Open Proなどの一般的なトレーニングホイールのものにしました。 

トレーニングホイール (軽量版): 1100g
トレーニングホイール (重量版): 2259g

自転車走者
私たちは、大多数の男性の年齢層のアスリートと近似していると思われる自転車走者のシミュレーションを行いました。 これにより、現実的なシミュレーションを行い、当社の読者の最も多い層にとって有用なデータを取り続けることができました。 アスリートのプロフィールはこちらです。 

自転車走者の体重 – 170ポンド
自転車走者のFTP – 250ワット
自転車1 – Cervelo P2
自転車2 – Cervelo S5 (ラルプ·デュエズのシミュレーションでのみ使用)

この自転車走者は75%FTPで全てのコースを走行すると仮定します (ただし、ラルプ·デュエズの場合を除きます) ラルプ·デュエズでは、この自転車走者は100%FTPの力を使います。

結果

Ironmanコース
基準タイムは下記の各Ironmanコースで設定されました。 トレーニングホイール (重量版) のコース完走タイムを基準タイムとして用いました。 その後、その他の全てのホイールセットを基準と比較することで、空気抵抗の改善と重量の減少のどちらが短縮時間に対してより大きな影響を及ぼすかを調べました。 

Ironmanフロリダ

Ironmanフロリダ自転車コース標高
基準タイム
トレーニングホイール (重量版2259g): コースタイム: 5時間2144

重量のみ改善した場合の短縮時間
トレーニングホイール (軽量版1100g): コースタイム: 5時間2142
短縮時間2

空気抵抗のみ改善した場合の短縮時間
FLO 90/DISC (2259g): コースタイム: 5時間1255
短縮時間529 = 849


その他のFLOホイール


FLO 30/30 (1624g): コースタイム: 5時間1528
短縮時間376 = 616

FLO 60/90 (2074g): コースタイム: 5時間1410
短縮時間454 = 734

Ironmanコーダリーン
Ironmanコーダリーン自転車コース標高
基準タイム
トレーニングホイール (重量版2259g): コースタイム: 6時間136

重量のみ改善した場合の短縮時間
トレーニングホイール (軽量版1100g): コースタイム: 5時間5954
短縮時間102 = 142

空気抵抗のみ改善した場合の短縮時間
FLO 90/DISC (2259g): コースタイム: 5時間5546
短縮時間350 = 550


その他のFLOホイール


FLO 30/30 (1624g): コースタイム: 5時間5648
短縮時間288 = 448

FLO 60/90 (2074g): コースタイム: 5時間5611
短縮時間325 = 525


Ironmanレイクプラシッド
Ironmanレイクプラシッド自転車コース標高
基準タイム
トレーニングホイール (重量版2259g): コースタイム: 6時間011

重量のみ改善した場合の短縮時間
トレーニングホイール (軽量版1100g): コースタイム: 5時間5839
短縮時間92 = 132


空気抵抗のみ改善した場合の短縮時間

FLO 90/DISC (2259g): コースタイム: 5時間5145
短縮時間506 = 826

その他のFLOホイール


FLO 30/30 (1624g): コースタイム: 5時間5335
短縮時間396 = 636

FLO 60/90 (2074g): コースタイム: 5時間5226

短縮時間465 = 745


エクストリームコース
エクストリームコースで行った試走回数は他より少なかったです。 1100gのトレーニングホイール (軽量版) セットとFLO 90/DISCを走らせました。 目標は、重量が空気抵抗に勝つことができるかどうか見ることでした。

編集注: 何人かの読者から、FLO 30のデータを追加で求める声がありました。 FLO 30のデータをラルプ·デュエズの登りに追加しました。 なんとFLO 30が勝利です!


SavageMan

ここは世界有数の険しい丘陵のハーフIronmanコースです。 このコースをフルIronmanに換算すると、実質13,434フィートの登りがあります。 Ironmanレイクプラシッドの約3倍険しい丘陵となります!  どのホイールが勝ったと思いますか?

SavageMan 70自転車コース標高

空気力学的でないホイール
トレーニングホイール (軽量版1100g): 3時間2043


空気力学的なホイール
FLO 90/DISC (2259g): 3時間1939


その通りです。 再び空気抵抗の勝利です。 世界有数の険しい丘陵のコースでホイールに1159g (2.55ポンド) が上乗せされているにもかかわらず、空気抵抗の改善によって64秒短縮されます。



ラルプ·デュエズ

さて、物事には限界点があるはずです。そうではありませんか?  どこかで重量が勝つはずです。 それが事実だと分かるのですが、それが起こるには世界有数のエクストリームクライムである必要があります。 ラルプ·デュエズはプロサイクリングの中でも特に困難な登りがある場所です。 この登りがどのくらい大きいかを知って頂くため、フルIronmanコーダリーンコースの上に重ねました。 この登りがわずか8.2マイルの間にあることをお忘れなく。Ironmanコーダリーンの登りが完全に小さく見えます。 これを登ることを想像できるでしょうか!
Ironmanコーダリーンの上に重ねられたラルプ·デュエズ
空気力学的でないホイール
トレーニングホイール (軽量版1100g): 1:09:46


空気力学的なホイール
FLO 90/DISC (2259g): 1:10:09

編集注: 読者から見たいという要望があり、FLO 30が追加されました。 なんとFLO 302秒差で勝利です!

FLO 30/30 (1624g): 1:09:44


世界でおそらく最も困難な登りがある場所でも、空気抵抗はわずか23秒差でしか重量に負けることはありませんでした。

トライアスリートの方々に対して、ホイールを選択する際はまず空気抵抗を重視すべきだということをこのブログ記事はかなりの確信をもって伝えていると私は思います。 もちろん、ラルプ·デュエズでT2まで登るレースを行わない限りですが。 ロードサイクリストやレーシングTT、クリテリウム、ステージレース (山岳ステージを除きます) でも、重量よりも空気抵抗を優先して選んだ場合99.9%、より多くの時間が短縮されます。 重量が全く重要でないと言うつもりはありません。実際に重要だからです。 私は単純に、空気抵抗の方が重量よりもはっきりとした差をもって時間を短縮するのに役に立つと述べているだけです。

今回のブログ記事によって、レースの日により良い決断をするのに十分な知識が得られたのであれば幸いです。 ライアンさんと共同で今回のコースのシミュレーションを行うことができ、本当にとても楽しかったです。 下でご質問やご意見をお待ちしています。

それではお元気で。

クリス

FLO Cycling – サイクリングホイールの空気抵抗 – 抵抗を低減することで速度、時間、出力に対してどのように影響が現れるか


注意: 当社の新しい2016年モデルのホイールの短縮時間を表示している、このブログ記事の更新版に関してはこちらの記事をお読み下さい。

サイクリングホイールの空気抵抗の重要性を理解しようとする方々から頂くよくある質問がたくさんあります。 その質問には以下のようなものがあります。

1. CFDシミュレーションと風洞テストでは風速30mphが採用されています。 私が30mphで走行しない場合、空気力学的なレースホイールは私にとって意味はあるのでしょうか?

2. レースホイールを使用すれば、ストックホイールと比較してどのくらい速くなりますか?

3. 空気力学的なサイクリングホイールを購入すれば、どのくらいの出力の節約が見られますか?

これらは全て素晴らしい質問であり、ごく一般的に経験則から回答できます。 回答は以下の通りです。

1. 30mphで進んでいる場合、抵抗を100g低減すれば40km40秒短縮されます。

2.  50gの抵抗の低減は、6.5ワットの出力の節約と同等です。 

これらの数値は本当ですが、人々の特定の事例となぜ、またはどのように関係しているかを理解するのには役に立ちません。 この記事は全ての公式を網羅し、これらの数値がどのように、そしてなぜ本当なのかを示します。 また、抵抗を低減することで各速度における自転車走者に対してどのように影響があるかを示す表も作成しました。 直感的ではありませんが、遅ければ遅いほど、ホイールをアップグレードして抵抗を低減することでより時間を短縮できます。 今回の投稿記事にはかなり数学が入っていますが、ご心配なく。各ステップを余すところなく説明するため最善を尽くします。

相対速度
数学の話に入る前に、理解しておくべき重要な概念があります。 相対速度です。 抵抗を算出する際、その速度は単純に自転車で進んでいる速度ではありません。 相対速度とは、自転車で進んでいる速度と風の速度を組み合わせたものです。 この速度の組み合わせが、相対速度として知られています。 5mphの向かい風に向かって15mphで進んでいる場合、相対速度は20mphとなります。 5mphの追い風を受けて15mphで進んでいる場合、相対速度は10mphとなります。

抵抗の算出方法とその構成要素
抵抗とは、物体が流体を通る動きに反するように物体にかかる力と定義されます。 腰の深さの水の中に立って前方に走ろうとする場合に体感する、食い止めようとする力が抵抗です。 空気にも、水ほどではありませんが抵抗があります。    

抵抗は、以下の公式を用いて算出されます。
抵抗の公式

公式の変数は、以下のように定義されます。

抵抗の公式の変数
ほとんどの変数は見ればすぐ分かるものですが、2つをより詳しく説明します。

抵抗係数
抵抗係数は、形状と関連しています。 抵抗係数が低いほど、空気力学的効果は高くなります。 抵抗係数は、風洞テストで測定されます。 一般的な形状と、関連する抵抗係数の一覧はこちらです。
一般的な形状の抵抗係数
抵抗係数は、単純な形状に限られたものではありません。 どんな物体でも抵抗係数を算出することができます。 下の表は、人力の車両と関連する抵抗値を示しています。 今回の投稿記事の残りの部分では、「レーシング」(完全な前傾姿勢) データを使用します。 このデータの抵抗係数は0.88で、前面面積は3.9ft^2です。 
人力の車両の抵抗係数
前面部分
前面部分は、一般的に風を受ける部分と説明されます。 例として、強い風の中で立っている様子を想像して下さい。 風に直面していると、風は身体の前半分に接触します。 身体の後ろ半分と側面は、風に直接接触しません。 この状況では、身体の前半分が前面部分になります。 身体を右に90度回すと、今度は左側が風を感じ、風に直接接触する部分になります。前面部分が新しくなりました。 

全ての物体には前面部分があります。今回の投稿記事では上の表の3.9ft^2 (0.362m^2) の数値を使用します。

30mphで進んでいる場合、抵抗を100g低減することで40km40秒短縮する
これが本当であることを証明するため、上の表の抵抗係数と前面部分を用いて自転車走者が体感する抵抗を算出しましょう。 まずは公式に使用する数値をお見せしましょう。 (D Original (元々の抵抗) などのタグは複数の種類がある数値を識別するために使用していることをご留意下さい。 先に進むにつれて複数の抵抗係数値を使用するため、これがそれらを識別する方法となります)

これらの数値を用いることで、自転車走者が「レーシング」姿勢 (完全な前傾姿勢) で体感する抵抗を算出することができます。



これによると、自転車走者は相対速度30mphでの走行時に平均3,580.423gの抵抗を体感します。

それでは抵抗値を100g低減するとどうなるか見てみましょう。 



これで新しい抵抗値が算出されたため、抵抗の公式を再調整することで新しい抵抗係数値を算出することができます。 抵抗を低減するには抵抗係数値を低くする必要があることが示されます。 

新しい公式を用いることで、抵抗を100g低減した時の新しい抵抗係数値を算出することができます。



この新しい抵抗係数値を用いて、再び抵抗の公式を再調整することで今度は自転車走者の速度を新しく算出することができます。 この例では、元々の抗力と新しい抵抗係数値を用いることで新しい速度を算出しています。 (注意: 速度が増加すると抵抗も増加することが示されます。 これは、計算は完璧ではありませんが非常に近い概算が出されることを意味しています。 正確な数値を知るには、風洞内の地形を調査する必要があります)



これで新しい速度を算出することができるようになりました。 どうなるか見てみましょう。



これで新しい速度が得られたため、40kmレースでの短縮時間を測定することができます。



このことから、業界で一般的に言われている、30mphで進んでいる時は40km40秒短縮される、というのは本当だということが分かります。 1.95秒の差はありますが、この差は別の前面部分、別の抵抗係数値を用いることで、または増加した速度が抵抗値に及ぼした影響を考慮に入れることで簡単に説明できます。 

自分の進行速度ではどのくらい速くなる?
上で述べた通り、直感的ではありませんが、進むのが遅いほど本当により多くの時間が短縮されます。 上の計算で素晴らしいのは、元々の速度がどんなものでもお好みで、新しい速度と短縮時間を簡単に算出することができるところです。 任意の抵抗係数値はどの進行速度にも当てはまる抵抗係数値であり、全ての計算において一定です。 新しい抵抗係数値を用いた時の、1mph30mphの各々の元々の速度についての短縮時間と新しい速度を示す表をまとめました。40kmIronmanの数値 () の一覧は以下の通りです。

30mph100gの抵抗を取り除いた時のあらゆる速度での短縮時間 

次の特に優れた質問は、FLO 30FLO 60FLO 90、そしてFLO DISCを使用するとどのくらいの時間が短縮されるかということです。以下は、各ホイールの短縮時間を示しています。 ホイールが2つある場合、短縮時間に2を掛けることをお忘れなく。


FLO 30のあらゆる速度での短縮時間

FLO 60のあらゆる速度での短縮時間


FLO 90のあらゆる速度での短縮時間


FLO DISCのあらゆる速度での短縮時間


30mphで抵抗を50g低減することで出力が6.5ワット節約される
これは、最後のものに比べれば簡単です。 出力の公式を見てみましょう。



出力の公式を用いることで、以下のことが分かります。



これにより、一般的に言われていることが本当であることが証明され、数値の算出方法が示されます。 

FLOホイールが相対速度30mphでどのくらいの出力を節約することができるかはこちらです。
30mphでの出力の節約

まとめ
今回の記事がお役に立てば幸いです。また、途中で分からないところはなかったでしょうか。 覚えることが多いですが、空気抵抗の重要性と、空気抵抗が自転車走者と時間に対してどのように影響を及ぼすかをより良く理解するのに役立つはずです。 

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それではお元気で。

ジョン

FLO Cycling – タイヤの空気圧


私たちの元に、FLOホイールに最適なタイヤの空気圧についての質問がたくさん届いています。タイヤの空気圧に関するよくある誤解がいくつかあります。

  • 120psiが最適な空気圧である。
  • タイヤの空気圧が高いほど転がり抵抗が低くなり、速くなる。

そんな誤解について手短にお話ししましょう。



120psi

120psiの誤解は、何年にもわたって少しずつ伝わっていったのだと思います。ホイールの幅が狭くなり、タイヤの方でも空気圧を推奨していったことと、口コミとが組み合わさったことによるものだと私は思います。何年にもわたってリムの幅は変わっており、タイヤも変わっています。



空気圧が高いほど速くなる
極端に解釈すれば、これは理にかなっているように見えます。とても低い空気圧のタイヤで路上を走る場合、かなり遅くなることが簡単に分かります。空気圧が低いと遅いなら空気圧が高いと速いのは当然ではないでしょうか? 実際のところ、それは正しいのですが、ある一点までしか当てはまりません。 タイヤの空気圧が高すぎると、実はタイヤは道路の小さな傷で跳ねるようになるのです。 このような跳ね返りが積み重なることでエネルギーが浪費され、遅くなってしまいます。

それでは何をすべきなのか?
空気圧が少なすぎることによって生み出される「遅さ」を抑え、空気圧が高すぎる時に体感する跳ね返りを抑える正しい量のタイヤの空気圧が、中間のどこかにあります。ブログ「Blather ’bout Bikes」の著者であるトム·アンハルト氏は、タイヤの空気圧と転がり抵抗を詳しく調査しています。私が転がり抵抗とタイヤの空気圧について疑問がある時、彼は頼りになります。私たちは転がり抵抗と空気抵抗の最適なバランスを有するタイヤを見つけるため、過去に風洞データもトムさんと共有しています。

FLOホイールの最適なタイヤの空気圧についてトムさんに尋ねた時、彼から以下のデータセットを頂きました。

注意: ご使用のタイヤのメーカーが推奨する最大空気圧を決して超えないようにして下さい。また、ご使用のタイヤのメーカーが推奨する最低空気圧未満になるように膨らませないで下さい。180ポンド (81kg) を超える自転車走者は、150psi (10バール) を超えないように、タイヤのメーカーが推奨する最大空気圧になるようにタイヤを膨らませることが推奨されます。 110ポンド (50kg) 未満の自転車走者は、タイヤのメーカーが推奨する最低空気圧未満になるように膨らませることが推奨されます。上記のデータセットは、こちらのデータを修正したものです。データの修正は、FLOリムの幅向けに調整するために行われました。

さて、この表はどのように使用するのでしょうか? いくつかの例でこの標準の表を試してみましょう。

1
自転車走者の体重: 150ポンド
タイヤのサイズ: 700 x 23c

700 x 23cのタイヤだと分かっているので、緑色の線を使用することから始めます。まずY軸上に自分の体重である150ポンドを見つけます。それから右に移動し、緑色の線にたどり着きます。 次はX軸に向かって下にまっすぐ線を引きます。この事例でのX軸上の数値は、約100psiです。これが推奨タイヤ空気圧となります。

2
自転車走者の体重: 170ポンド
タイヤのサイズ: 700 x 25c

700 x 25cのタイヤだと分かっているので、赤色の線を使用することから始めます。まずY軸上に自分の体重である170ポンドを見つけます。それから右に移動し、赤色の線にたどり着きます。次はX軸に向かって下にまっすぐ線を引きます。この事例でのX軸上の数値は、約95psiです。これが推奨タイヤ空気圧となります。

今回の記事がお役に立てば幸いです。何かご質問のある方は、下のコメント欄でお願いします。

クリス

FLO Cycling – Net Drag Reduction Value (純抵抗低減値) とは


私たちは、任意のホイールの短縮時間の概算を出す際は可能な限り現実的にすることを試みることを常に信条としています。 これを行うため、当社のNet Drag Reduction Value (純抵抗低減値) の公式を使用しています。 Net Drag Reduction Valueの公式とは何だろうかと思っている方には、今回の記事はぴったりです。 

基準の設定

短縮時間を算出する際は、他のホイールと比較するための基準ホイールを使用する必要があります。FLOでは、ラウンドスポーク32本のMavic Open Proを使用しています。下のグラフで、特定のヨー角でのMavic Open Proによって生み出される抵抗 (g) をご覧になれます。ヨー角対抵抗のグラフについて詳しく知りたい方は、この空気力学的なホイールのチュートリアルをご確認下さい。 


短縮時間の算出の間違った方法

基準を設定したら、他のホイールをこの基準と比較します。下の例は、FLO 60 Carbon Clincherを示しています。 



17.5度のヨー角を見てみましょう。Mavic Open Proの抵抗 (g) 239.5g、そしてFLO 60 Carbon Clincher114.5gを生み出しています。これは354gの差で、このヨー角対抵抗のグラフあらゆる場所の中で最大の差です。 

抵抗を100g低減すると40kmの距離で約40秒短縮されることが分かっています。 (100gによって40km40秒短縮される理由の裏にある数学をご確認下さい)最大の差である354gを用いる場合、このホイールによって40kmの距離で約142 (222) 短縮されると言えるでしょう。Ironmanに換算すると、約637 (1037) になるでしょう。素晴らしい数値ですが、これは間違いです。なぜこれが間違いなのかというと、走行時間の100%17.5度のヨー角で走るのに費やしているわけではないためです。 

短縮時間の算出の正しい方法

正しい方法で短縮時間を算出するには、自転車走者がどのヨー角を体感しているか、そしてそれらのヨー角で費やす時間の割合を把握する必要があります。 

私たちはこれを広範囲にわたって調査し、時間をかけて110,000個のデータポイントを収集しました。下のグラフは、私たちがデータを分析した後に分かったことを示しています。データの収集方法分析方法についての詳細をご自由にご覧下さい。  



これで自転車走者の体感するヨー角とその時間の長さが分かったため、Net Drag Reduction Valueの公式を用いて短縮時間の加重平均を算出します。その方法はこちらです。 

風洞テストで、02.55.07.510.012.515.017.5, 20.0度のヨー角で抵抗を測定します。Net Drag Reduction Valueの公式では、2つのヨー角で体感される抵抗の平均を用いています。例えば、0度と1度のヨー角の平均抵抗は、0.5度のヨー角での抵抗値です。  ヨー角0.5度ごとには数値を測定していないため、直線の方程式を用いてこれらの数値を求めます。直線の方程式は以下の通りです。 



例として、FLO 60 Carbon Clincher0度と1度のヨー角の平均抵抗の算出方法をお見せします。まずは傾きを求める必要があります。

yの増加量は、FLO 60 Carbon Clincherについて2.5度と0度のヨー角で測定される抵抗値の差です。上のヨー角対抵抗のグラフを見ると、2.5度と0.0度のヨー角での抵抗値がそれぞれ112.2g107.9gであることが分かります。


xの増加量は、ヨー角度の差です。使用されている2つのヨー角は2.5度と0.0度なので、その差は2.5です。このことから、傾きは1.88です。

次に、b (y切片) が必要です。y切片は、X1におけるyの数値です。この数値は、107.9gです。 

これで直線の方程式を用いて0.5度のヨー角での抵抗値を求めることができるようになりました。 



0.5度のヨー角での抵抗値が分かると、その数値に01度のヨー角で費やされる時間の割合を掛けることができます。上のグラフから、自転車走者がこの範囲内で費やす時間は11.15%であることが分かります。  

0
20度の全てのヨー角についてこの数値を算出すると、合計し、特定のホイールの抵抗値の加重平均を得ることができます。

基準ホイールであるMavic Open Proの抵抗値の加重平均を用いることで、この数値を他のどのホイールの同様の数値とも比較することができます。例えば、Mavic Open ProFLO 60 Carbon Clincherの抵抗値の加重平均は、それぞれ220.4g64.1gです。これは、自転車走者はFLO 60 Carbon Clincherでの走行時は平均64.1gの抵抗を体感し、Mavic Open Proでは平均220.4gだということを意味しています。したがって、Net Drag Reduction Valueは、基準ホイールであるMavic Open Proと比較対象のホイールであるFLO 60 Carbon Clincherとの差です。 


Net Drag Reduction Valueは、ホイールによる短縮時間の正確な概算をもたらします。40kmでは約63 (13) 短縮され、Ironmanでは約281 (441) 短縮されます。上で見た1037秒とはかなり違います。 

最終的な見解

自転車の走行に費やす時間のほとんどはヨー角が低いことが分かっているため、速いサイクリングホイールで重要なのは、浅いヨー角で空気力学的効果を高めることです。ヨー角対抵抗のグラフはすぐに誤解を生む可能性があります。あるホイールが急なヨー角度で抵抗値が比較的低いためにより速く見える場合は特にそうです。 次の自分のホイールセットを選ぶ時は、Net Drag Reduction Valueを考慮するようにして下さい。それが、ホイールによる短縮時間の正確な概算を得る唯一の方法です。 

他に注意すべきなのは、基準は自分が元々使用しているホイールにすることです。ご使用のホイールの空気力学的効果は、Mavic Open Proよりも高いことも低いこともありえます。 

最後に、私たちはホイールを風洞で独立してテストしています。路上では、自転車走者と自転車が関わっています。このため、空気とホイール (特に後輪) がどのように接触するかが変わり、空気抵抗が変わります。私たちの概算は完璧ではありませんが、短縮時間について良い見解をもたらします。抵抗の低減に基づいて自転車のホイールを選択することに興味のある方には、風洞で合わせることをおすすめします。安価ではありませんが、本当に有益でとてもクールな体験です。 

それではお元気で。


ジョン

FLO Cycling – 空気力学的なホイールのチュートリアル

私たちは、特に良かったブログの内容をいくつか再掲載します。書き続けて約3年経ち、記事数は約150になり、新しく入ってきた当社のファンの中にはきっと当社の特に良かった記事をいくつか見逃しているはずです。 今週はかなり昔を振り返り、当社の空気力学的なホイールのチュートリアルを行います。なぜ空気力学的なホイールがより速いのか疑問に思ったことのある方は、続きをお読み下さい!


空気力学的なホイールのチュートリアル

いくつかの用語を定義するところから始めましょう。

ヨー角
ヨー角とは、風がホイールと接触する角度です。下の絵をご覧下さい。Aでは、 (青い矢印) 0度でホイールに当たっています。これは0度のヨー角で、風がまっすぐ吹いてくる時に体感するものです。Bでは、 風は今度は20度の角度でホイールと接触しています。これは20度のヨー角で、自転車走者は向かい風と横風の組み合わせを体感します。

A  
図B
先端
視覚的な内容から始めましょう。穏やかな湖を進むカヌーを想像して下さい。そのカヌーの前部は、水を切り開く最初の部分となります。 そのため、その部分が「先端」と定義されます。 風の中のホイールも違いはありません。空気も水と同じように流体であることをお忘れなく。

ホイールは2つの先端を有し得ます。ホイールの前部のタイヤと、ホイールの後部のカーボンファイバーのフェアリングです。ホイールのヨー角が0度の場合、ホイールの前部が唯一の先端となります。これは、ホイールの後部がホイールの前部に「隠れて」いるためです (Cをご覧下さい)。ヨー角が0度を超える場合、今度は先端が2つになります。 Dは、20度のヨー角の風を示しています。ホイールの後部はホイールの前部に「隠れる」ことができなくなったため、そちらも風を受けることになります。そのため、先端と定義されます。 

C
D

抵抗
抵抗とは、物体が流体を通る動きに反するように物体にかかる力と定義されます。もう1つ水の例を出しましょう。腰の深さの水の中に立って前方に走ろうとする場合に体感する、食い止めようとする力が抵抗です。空気にも、水ほどではありませんが抵抗があります。     

揚力
揚力または横力は、空気力学的なサイクリングホイールの設計の際に考慮すべき最も重要な力の1つです。揚力の3つの主要な要素をより良く理解して頂くため、次は空に焦点を当て、飛行機について話しましょう。
E
飛行機は翼によって飛ぶことができますが、どのように飛んでいるのでしょう? この疑問に答えるため、飛行機に作用する力を見てみましょう (E)。推力とは、前に進むために飛行機のエンジンによって生み出される力です。抵抗とは、飛行機の前方への動きに反する、空気によって働く力です。今のところ、これらの2つの力は無視しましょう。 

重力とは、飛行機を地面に留めようとする地球の引力です。揚力とは、飛行機を地面から離すために生み出す必要のある力です。フライトを行うには、揚力を重力より大きくする必要があります。揚力は、翼によって生み出されます。翼には3つの主要な要素があり、それらが翼が生み出す揚力の助けとなっています。その3つの主要な要素とは以下の通りです。

1.翼の形状。 
2.翼の迎角。
3.翼の速度。

形状によって、空気 (流体) がどのように翼の周囲を動くかが制御されます。気流を制御することで、翼の下に高い気圧の部分を、そして翼の上に低い気圧の部分を作り出すことができます。物体の反対側に気圧の差が存在する場合はいつでも、風船のように、気圧の高い側が物体を気圧の低い側へと押していきます。空気 (気圧) を風船の中に吹き込めば吹き込むほど、その風船は大きくなります。これは、高い気圧が風船の内部を外部へと押していくためです。フライトを行うには、翼の下に十分に高い気圧を作り出すことで飛行機を地面から持ち上げる必要があります。 

迎角とは、翼が空気中を進む角度です。これは、ホイールのヨー角と同じです。迎角が増加するほど、臨界迎角に到達するまで揚力が増加していきます。臨界迎角とは、最大の揚力を生み出す角度です。動いている車の窓から手を出した時のことを考えてみて下さい。手を上または下に向ける (仰角を変える) ことで、手を上または下に移動させることができます。いずれの方向でも手が遠くに移動しすぎると、上または下に移動しなくなり、代わりにまっすぐ戻ってきます。 

最後に、翼が空気中を進む速度について。ここではその答えはシンプルで、速ければ速いほど、生み出す揚力は大きくなります。 


ホイールの設計
空気力学的に効果的なレースホイールを設計する際、考慮すべき非常に重要なポイントが2つあると私たちは考えます。1つ目のポイントは、抵抗の低減です。より速くするには、ホイールは空気抵抗を可能な限り減らさなければなりません。2つ目のポイントは、ホイールの乗り心地と安定性です。強い横風の中でリムの深いホイールに乗ったことのある方なら誰でも、ホイールの制御が難しいことを知っています。そのため、横風での安定性の優れたホイールを設計することが重要です。 

横力 (揚力) と抵抗
サイクリングの世界では、揚力は横力と呼ばれています。 Fは、0度のヨー角のホイールを示しています。  この場合、ホイールが受けるのは抵抗のみです。風はホイールの両側の周囲に均等に吹いているため、横力は0に等しくなります。 
F
Gは、20度のヨー角のホイールを示しています。飛行機の例を再び考えると、仰角が増加したことになります。これにより、風に直面している側により高い横力が発生し、揚力が生み出されます。
G
ここで標準的なトレーニングホイールが受ける横力を考慮してみましょう。標準的なトレーニングホイールはリムの深さがほとんどないため、それによって生み出させる横力は非常に小さいです。議論のために説明すると、抵抗は多かれ少なかれ横力と等しくなっています。 ただし空気力学的なホイールは、リムの形状がずっと深く、表面積が増えています。表面積が増えることで、より高い抵抗の力 (抗力) が生み出されます。フェアリングの形状が効率的だと横力が増加します。重要なのは、抵抗と比較してより高い割合の横力を生み出すフェアリングの形状を設計することです。 

なぜ私たちは横力を求めるのでしょうか? 力ベクトルの説明から始めましょう。力がある角度で表面を押す時、その力の一部がその物体をX方向に押し、またその力の一部がその物体をY方向に押します。Hをご覧下さい。 

H
横力のベクトル成分とホイールに作用する抵抗を見てみましょう。 Iは、横力のY成分が実際に抵抗のY成分の反対になっていることを示しています。理論的には、抵抗と比較して十分に高い横力を生み出すことができれば、横力のY成分は抵抗のY成分よりも大きくなります。このようになると、ホイールは実際に自転車走者を前方に押していきます。  これは、負性抵抗として知られています。

I


こちらに数値上の例を2つ示します。

標準的なボックスリムホイール
合計抗力 = 100g
抗力のY成分 = 93.97g

合計横力 = 100g
横力のY成分 = 34.20g

合成抗力 = (抗力のY成分) – (横力のY成分)
合成抗力 = 93.97g – 34.20g
合成抗力 = 59.77g

空気力学的なホイール
合計抗力 = 150g
抗力のY成分 = 140.95g

合計横力 = 450g
横力のY成分 = 153.90g

合成抗力 = (抗力のY成分) – (横力のY成分)
合成抗力 = 140.95g – 153.95g
合成抗力 = 12.95g

横風での安定性またはヨートルク
遊び場のシーソーを想像して下さい。体重50ポンドの子供を片方に配置し、体重70ポンドの子供を反対側に配置します。体重50ポンドの子供がすぐに空中に上がることは誰でも分かります。 

理論的には、自転車の前輪も同じです。ホイールの前半分、ホイールの後ろ半分、そしてステアリング軸があります。ホイールの前半分を押して後ろ半分のみをそのままにすると、ホイールはステアリング軸を中心にして押した方向に回転します。Jをご覧下さい。 

J
横風の中で安定するホイールを作ろうとする場合、ホイールの前半分にかかる横力がホイールの後ろ半分にかかる横力と等しくなることが望まれます。これは、シーソーの両側に50ポンドの子供を配置するのと同じようなものです。こうすることでホイールのいかなる回転も防ぎます。ホイールの前部にかかる横力がホイールの後部にかかる横力よりも大きい場合、何らかの突風が吹けばすぐに1つの方向に回転しまいます。 

このチュートリアルがサイクリングホイールの空気抵抗の基本を理解するのに役立てば幸いです。 素晴らしい内容をもっとご覧になりたい方は、右の欄の一番上で当社の無料の月刊ニュースレターに登録して下さい。 その月に私たちが投稿する全ての記事へのリンクをお送りします。 何か質問があれば遠慮なくお尋ね下さい!

よろしくお願いします。

クリス

FLO Cycling – Effective Rim Diameter and Spoke Length

When building a cycling wheel, the Effective Rim Diameter (ERD) is an important measurement used to calculate the correct spoke lengths.  A lot of rim manufacturers will list the ERD of their rims (we do too), but it is very important to know that the ERD we list, can be different from the ERD you will calculate for your specific wheel build.  The short answer is because you may be using different nipples and components for your build then we use with our wheel builds.  Below is information on how to properly calculate ERD, and ERD values for our FLO Rims.

What is Effective Rim Diameter?
At FLO we use the technique defined on Sheldon Brown’s website to measure ERD.  That technique is defined as follows:

Effective Rim Diameter (ERD) is the diameter on which you want the ends of the spokes to lie. Most people prefer it near the end of the spoke nipple.

The corresponding equation and a representative figure for that definition are as follows:

ERD = A + 2B 

If you want to measure your own rim (recommended, just to be sure), then follow these instructions:

  • Insert two old spokes into holes exactly opposite each other on the rim. Count holes to be sure.
  • Screw some nipples onto the spokes.
  • Pull them tight and measure dimension A in the figure (the diameter to the edge of the nipples, where the spokes disappear into them). Do this at several spots around the rim and average the measurements.
  • Measure the length of a nipple (dimension B in the figure) and add it twice (once for each nipple). The result is Effective Rim Diameter (ERD). Thus,
  • ERD = A + 2B.

As you can see from the figure, if you use different nipples then we use at FLO, your ERD value could be different.  As a result, we recommend that you always measure your own ERD value before building your wheels.  For more specific information on how to properly complete the measurements above, we suggest you thoroughly read through Sheldon Brown’s website, or take your wheels to an experienced wheel builder.  

FLO ERD Values
Assuming you’ve read the information above, it is safe to say that you already know the values I am listing below are subject to change for your specific build.  That said here are the ERD values for FLO rims, and the components we use to calculate these values.  

FLO 45 Carbon Clincher: 548.4mm
FLO 60 Carbon Clincher: 513.9mm
FLO 90 Carbon Clincher: 452.3mm
FLO 30 Aluminum Clincher: 577.5mm

Spokes: Sapim 12mm Hexagonal Brass

Note: We build all FLO wheels with nipple washers and recommend you do the same.  We use Sapim HM Washers.

I hope this article has been helpful.  If you have any questions or comments.  Please feel free to leave them below.

Take care,

Chris

FLO Cycling – Which FLO Wheels Should I Buy?


Deciding which race wheels to buy can be a big decision.  There are a lot of questions that many athletes have, and we’ve tried to simplify the decision making process as much as possible.  Below are some recommendations that we’ve developed over the years for purchasing race wheels.  If you have any questions, please ask below.

Let’s start by outlining what we will discuss below.

1. Types of Cyclists/Riding Styles.
2. Aluminum + Carbon wheels vs. Carbon Clincher wheels.
3. Affects of Crosswind. 
4. Wheel Selection.
5. Estimated Times Savings for Different Wheel Combinations. 



1. Types of Cyclists/Riding Styles

We like to break riding styles down into three groups.  These groups are as follows.

Triathletes and Time Trialists

These athletes are most commonly riding a time trial/triathlon bike and concerned with getting from point A to point B as fast as possible.  These athletes are typically riding alone, and not in a pack or group.


Road Racers
These athletes ride a road bike and are also concerned with getting from point A to point B as quickly as possible.  Unlike triathletes/time trialists, road racers are often riding in a pack, and can experience long sustained steep climbs and frequent accelerations more often.

Recreational Riders
The recreational rider is most commonly riding a road bike, and typically rides for fitness, pleasure, or a way to spend time with friends and family.  These athletes are less concerned with getting from point A to point B as quickly as they can, but are more concerned with optimizing comfort, efficiency, and enjoyment.  

2. Aluminum + Carbon vs. Carbon Clincher Wheels

Reasons to Buy Carbon Clincher Wheels

– Lighter Weight. Nearly 1 lb per set.
– Typically Better Aerodynamics.
– Better Compliance/Comfort.

Reasons to Buy Aluminum + Carbon Wheels

– More Affordable.
– Better for Winter Riding with sand, salt, and debris.

Braking Performance
Historically, wheels with aluminum rims have had better braking performance. Our new carbon clincher rims, and specially formulated brake pads offer very strong braking. Don’t let braking performance deter you from purchasing a carbon clincher wheel.


3. Affects of Crosswind

Front Wheels
Front wheels are more affected by cross wind than rear wheels because they have a steering axis.  This is a fancy way of saying that a front wheel can be turned clockwise and counter clockwise by your handlebars.  Adding this additional steering axis means something else can move when the wind pick up.  Wind forces on your front wheel can cause this rotation of the wheel/handlebars, making it more challenging to control your bicycle.  The force that causes this movement is known as Yaw Torque.  FLO wheels have been designed to limit yaw torque, and when compared to wheels with older technology, the difference is very noticeable.  Yaw torque is one of the reasons riders often choose a front wheel that is shallower than their rear wheel.

Rear Wheels
Since rear wheels do not have a steering axis they are less affected by cross wind.  In fact, having a rear wheel that is deeper than your front wheel moves your center of pressure backwards, and helps improve your stability in windy conditions.  This is another reason why athletes often choose a rear wheel that is deeper than their front wheel.  Most athletes can confidently control any depth of rear wheel.
4. Wheel Selection
Below I’ll give recommendations for both front and rear wheel selection for the three types of cyclists defined above.  

Front Wheel Selection

Triathlete/Time Trialist
For this group of athletes I recommend that they ride the deepest front wheel they can confidently ride in all wind conditions.  What does that mean, and why do I say that?  In short, it’s all about drag.  The biggest component of drag on your bike is your body.  Keeping your body in the aerobars and out of the wind, is much faster than sitting upright with your body in the wind.  The increase in drag you will experience by getting out of your aero bars and sitting up in the wind, is much greater than the difference in drag between any of our front FLO wheels.  

Knowing this, it’s easy to see that any triathlete or time trialist should aim to stay in the aerobars as much as possible.  For this reason we recommend a front wheel that allows you to do this.  Our front FLO 90 can be a bit challenging to control in higher wind conditions.  It’s increased depth can force all but the most confident riders out of their aerobars when the wind pick up.  For 90+% of our customers, the front FLO 60 is the perfect depth for a front wheel.  Most athletes can confidently control a front FLO 60 in all wind conditions, and it’s still a very fast wheel.  In fact, in low yaw conditions, it’s actually faster than our front FLO 90.  

If you are a very timid rider, or riding in extremely high winds, we’d recommend our front FLO 45 as a front wheel.

Road Racers
When riding in road events, you are often riding in packs.  Riding in these conditions means that you are very close to the riders beside you, so keeping the ultimate control of your bike at all times is of upmost importance.  Like our recommendations above for triathletes and time trialists, a front FLO 90 could be a little too to handle when the winds pick up.  If high winds cause your bike to move from side to side, you could collide with another rider.  In my opinion, a front FLO 60, FLO 45 or even FLO 30 would be better front wheel choices for this style of riding.  By choosing one of these three wheels, you are still getting really great aerodynamics, but you will be able to keep better control of your bike.  On top of that, the front FLO 60, 45 and 30 are lighter than the front FLO 90 which will help with climbing, and the frequent accelerations and sprinting road racers often experience.

Recreational Riders
For this group I often recommend a front FLO 60, 45 or 30.  All three of these wheels are easy to control in almost any wind condition, and their aerodynamic efficiency will make riding the same paces easier.  Those who are looking for improved comfort and compliance should consider our Carbon Clincher options.  The full Carbon Clincher wheels help dampen bumps and road buzz, which is a nice relief, especially on longer rides.  

Rear Wheel Selection

Triathlete/Time Trialist
Our general recommendation for rear wheels for the triathlete and time trialist is to pick the deepest rear wheel they can.  The fastest rear wheel we sell is our FLO DISC.  If you are a triathlete or time trialist, and you are looking to get from point A to point B as quickly as possible, then we recommend a FLO DISC wheel.  That said, the FLO DISC doesn’t make the best every day training wheel, and is actually illegal at certain events like the Kona Ironman.  This often means the FLO DISC is a great second wheel to have for racing.  Many of our athletes will chose our next deepest option (our current best selling rear wheel) the rear FLO 90.  FLO 90 is also a very fast rear wheel, can can be combined with a wheel cover from wheelbuilder.com if budget is a concern.  Having a rear FLO 90 and a wheel cover (which cost about $100) gives an athlete the best of both worlds.  Essentially you can have a rear FLO 90, and the closest thing to FLO DISC for a very affordable price.  The rear FLO 60 or FLO 45 combined with a wheel cover are also great options for athletes who focus on road racing or recreational riding, and also compete in triathlons or time trial events.

Road Racers
The FLO DISC is illegal in road racing events which leaves the rear FLO 90, 60, 45 or 30.  While the rear FLO 90 is our fastest wheel aerodynamically, the time differences (seen below) are quite small for a rear wheel.  For this reason, a lot of road riders will prefer the reduced weight of the FLO 60, 45 or 30 for climbs and accelerations.  If you are a road rider that is also competing in time trials or triathlons, we’d recommend buying a FLO DISC or matching wheel cover from wheelbuilder.com for improved aerodynamics in those events.  

Recreational Riders
For this group I often recommend a front FLO 60, 45 or 30.  The improved aerodynamic efficiency of these wheels will make riding the same paces easier.  Those who are looking for improved comfort and compliance should consider our Carbon Clincher options.  The full Carbon Clincher wheels help dampen bumps and road buzz, which is a nice relief, especially on longer rides.


5. Estimated Time Savings for Different Wheel Combinations

After finishing the design of our new 2016 wheel line, and visiting the A2 Wind Tunnel, we sent our new aero numbers to Ryan Cooper from Best Bike Split, so he could run our wheels through his math model.  For those who don’t know, Ryan Cooper is a PhD optimization mathematician, who has been predicting incredibly accurate bike splits for triathletes, and pro tour riders with his Best Bike Split math model.  Below, we have ran multiple wheel combinations over two Ironman courses.  You’ll see numbers for our 2012 model wheels, our 2016 Aluminum + Carbon wheels, and our 2016 Carbon Clincher wheels.  We chose to model a flat course, Ironman Florida, and a course with a relative amount of climbing, and higher winds, Ironman Kona. 



6. What is more Important? Aerodynamics, or Weight?

The short answer is aerodynamics by a long shot.  In fact, in an acceleration aerodynamics is nearly 50 times more important than weight.  For a full explanation of the importance of Aerodynamics vs. Weight, read the most popular article we’ve ever written “The Great Debate – Aero vs. Weight”


I hope you have found this article helpful.  Please leave your comments and questions below.

Take care,

Chris







FLO Cycling – A2 Wind Tunnel Tire Study Part 2

In Part 1 of this series, we looked at the aerodynamic drag created by different tires on a front FLO 60 Carbon Clincher wheel.  As many of you know, when searching for the fastest tire, aerodynamic drag is only half of the equation.  In order to know how much power is required to rotate your tire,  you must also consider it’s rolling resistance.  Only when you combine the wattage required to overcome both the aerodynamic drag and the rolling resistance, can you tell which tire is the fastest.  



To calculate the rolling resistance generated by each tire, we sent our box of tires to Tom Anhalt from Blather ’bout Bikes.  Tom is a well respected engineer, and a wealth of knowledge on all things cycling.  Tom has his own rig for testing rolling resistance, and it was perfect for our application.  After Tom was finished calculating the rolling resistance of each tire, he calculated the total wattage each tire consumed.  

Let’s get to the numbers!

Step 1: Calculating Rolling Resistance

To calculate the rolling resistance values below, we used the following test procedure.

  • – Bike Speed 35km/h or 21.75mph
  • – Wheel load 45kg or 99.21lbs
  • – Rolling resistance numbers were measured on a Mavic Open Pro wheel at 120 psi. *

* Tom noted the following: “I’ve found that the Crr on the (smooth) rollers of a tire the Mavic Open Pro wheel at 120psi, is approximately equivalent to the Crr on a 21mm internal width wheel at 100psi.”


Below are the rolling resistance values and the power to overcome that rolling resistance for each tire.  They are listed in order from fastest to slowest.

Step 2: Combining Aerodynamic Drag, and Rolling Resistance

For each value plotted on the graph, a tire’s aero drag and rolling resistance values were converted to Watts and added together.  This combined value represents the total wattage required to power the tire.  


Note: When combining the both the aerodynamic drag values from Part 1 of this series and the rolling resistance values, it is important to note that beta correction of the data was completed by Tom.  Tom’s Beta correction calculation assumes that the ambient wind is at 90deg to the direction of travel (pure crosswind) for the resultant yaw angle for a given bike speed.

Because there are so many tires on one chart, we felt is was best to display this data on an Interactive chart.  

Step 3: Applying our Net Drag Reduction Value Formula


So what does all of this data mean?  Which tire is truly the fastest?  At FLO we have developed a Net Drag Reduction Value (NDRV) formula that gives a cyclist a realistic estimate of how much time a wheel will save them in the real world.  This formula was developed using the 110,000 real world data points we collected in our 5 step design process.  Since we know how much time a cyclist spends at each yaw angle on average, our NDRV formula can calculate a weighted average power value across all yaw angles.  In the table below, we have listed the tires from fastest to slowest based on the numbers generated by our NDRV formula.  Keep in mind that the lower the power number, the faster the tire.  Wattage numbers are for one individual tire.



I hope you have enjoyed this article.  Please leave your comments and questions below.  I’d like to say a special thank you to Tom for all of his help with the Crr data.

Take care,

Chris

FLO Cycling – How Much Time Will FLO Wheels Save Me?

The benefit of aero race wheels is that they reduce your overall drag and make you faster.  In 2012, I wrote a blog article that discussed how much time you’d save by reducing your drag while traveling at speeds between 1-30mph.  In that article I discussed how there is a common misconception that you have to be traveling at a certain speed for race wheels to be of any benefit.  The truth is, that is false.  In reality, the slower you go, the more time you save over a distance.  That’s right, if you were to ride 40km at 30mph you would save less time then if you were to ride 40km at 20mph.  While counterintuitive, the best explanation I can give is riding at slower speeds allows you to experience the benefits of reduced drag for a longer period of time since it takes you longer to complete the course.  



Since I wrote the first article, we’ve released all of our new wheels and have updated our Net Drag Reduction Value formula based on our Data Collection Project.  Today, I wanted to share all of the new time savings charts for each of our new wheels for relative velocities between 1-30mph.  

Before We Start
Before we discuss the results, let’s first discuss relative velocity, and the math behind the time savings calculated below.  

Relative Velocity

Before we get into the math, there is an important concept you should understand.  This is relative velocity.  When calculating drag, your speed is not simply the speed at which you are traveling on your bike.  Relative velocity is the combination of the speed at which you are traveling on your bike and the velocity of the wind.  This combination of velocities are known as the relative velocity.  If you are traveling 15mph into a 5mph head wind, your relative velocity would be 20mph.  If you were traveling 15mph with a 5mph tail wind, your relative velocity would be 10mph.  For a more detailed explanation on relative velocity, you will find this post helpful.

The Math Behind the Numbers

In the original post FLO Cycling – Cycling Wheel Aerodynamics – How Speed, Time, and Power are Affected by Reducing Drag, there is a detailed discussion of the math behind the calculations below.  If you are interested please take a look.  

FLO Carbon Clincher Wheels

FLO 45 Carbon Clincher – Time Savings between 1-30mph

FLO 60 Carbon Clincher – Time Savings between 1-30mph


FLO 90 Carbon Clincher – Time Savings between 1-30mph




FLO DISC Carbon Clincher – Time Savings between 1-30mph



FLO Aluminum + Carbon Wheels
FLO 60 Aluminum + Carbon – Time Savings between 1-30mph



FLO 90 Aluminum + Carbon – Time Savings between 1-30mph



FLO DISC Aluminum + Carbon – Time Savings between 1-30mph



FLO Aluminum + Carbon Wheels

FLO 30 – Time Savings between 1-30mph


I hope you enjoyed this article.  If you have any questions or comments, please be sure to let me know.  

Take care,

Jon

FLO Cycling – Does Tire Pressure Change Aerodynamic Drag?


The first time I heard someone say tire pressure would change aerodynamics, I questioned if this would be true.  The more I thought about it, the more I questioned how aerodynamics would be effected by tire pressure.  When you change the air pressure in a tire, you change the shape of the tires contact patch, and ultimately the profile of the tire.  If tire pressure did make a difference in drag, my guess was that it would be a small change.  


To answer this question, Chris and I decided to study the effect tire pressure has on aerodynamics when we visited the A2 Wind Tunnel in November of 2015.  

If you are interested in our other studies from the A2 Wind Tunnel, please be sure to check them out.  

Aerodynamic Difference between Sapim CX-Ray and Round Spokes
Does Covering the Valve Cutout on a DISC Wheel Matter?
How Much Drag Does a Clydesdale Build Add to Cycling Wheel?

What We Tested
We tested our front FLO 60 Carbon Clincher with a 23mm Continental GP 4000 S II at the tire pressures listed below.  

    – 90psi
    – 95psi
    – 100psi
    – 105psi

How We Tested the Wheels
It’s important to define how a test is performed in a wind tunnel.  There are countless variables, and if you are not clear about the test, the results are not very clear.  Here is how we tested the wheels at the A2 Wind Tunnel.

1.  Tare was calculated and removed from all tests.

2.  Each wheel was swept from 0-20 degrees of yaw, in 2.5 degree increments. 

3.  Each measurement was taken twice and averaged.

4.  The same Continental GP 4000 S II tire in a 23mm size was used for each test.

5.  The tire pressures were calibrated with a highly accurate digital gauge. 



The Results

It turns out I was wrong.  By changing the tire pressure from 100psi to 95psi, you save 6 seconds over a 40km and 30 seconds over an Ironman.  Considering a bike has two wheels, this savings would increase when taking both into consideration.  While it won’t double, it will increase.  

The table below shows the time savings for the psi measurements listed above.  Since 100 psi was the worst case, I considered it as the baseline.  The time values for the other psi readings show the savings when compared to the 100psi test.  



While 30 seconds is not a huge number, I can tell you I’ll stop pumping when the gauge reads 95psi.  

*UPDATE:  If you would like to see the results on an aero graph you can click the links below.  

Results in Grams of Drag vs. Yaw
Results in CdA (m^2) vs. Yaw

Take care,

Jon