I.7. ECOULEMENT AUTOUR DES OBSTACLES
On considère l'écoulement autour d'un corps. Si
ce dernier est fabriqué de telle façon que la portance est plus
grande que la trainée alors ce corps est profilé. L'exemple le
connu est le profil d'aile d'avion.
Considérons l'écoulement autour d'un profil
d'aile tel que celui représenté sur la figure I.7
cet écoulement génère des forces de
trainée et portance qui ont une grande importance dans la conception
d'un avion par exemple. En général, l'écoulement de fluide
autour d'objets en mouvement (avion, sous-marin, voiture de course ou
même un oiseau) ou fixes (ballons météorologiques,
immeubles ou arbres) produisent une force résultante.
Cette force peut être décomposée en une
force parallèle à l'objet en mouvement qui est la force de
trainée et une force dans la direction verticale (contre la
gravité) qui est la force de portance (ces deux forces ont
été introduites précédemment). La surface A = b
l (b représente l'envergure et l la corde)
représente la surface alaire au maitre couple (surface de projection
maximale) par unité de longueur, les forces totales de portance
Lt et d trainée Tt ainsi que le
moment M peuvent s'écrire sous forme suivante :
Pt= CL l 2
pU2
pU2
Tt= CD l 2
M = CM l2 ????2 (1.19)
2
Où CL , CD ,CM sont les
coefficients de portance, de trainée et du moment.
Figure 1.7: Ecoulement autour d'un profil
d'aile
19
I.8. METHODE THEORIQUE ET EXPERIMENTALES EN
AERODYNAMIQUE
Les méthodes théoriques et expérimentales
en aérodynamique reposent essentiellement sur les notions de base
régissant le mouvement d'un corps dans un fluide réel. Plusieurs
chercheurs ont contribué à l'établissement de ces notions
:
· BERNOULLI (1700-1782), auteur de
théorie qui régit l'écoulement des fluides incompressibles
;
· EULER (1707-1783), avec ses travaux sur
l'aérodynamique ;
· LAPLACE (1749-1824), qui a donné la formule
exacte de la propagation du son dans l'air ;
· MACH (1838-1916), qui a découvertes ondes de
choc ;
· NAVIER-STOKES, qui ont
généralisés les lois qui gouvernent le mouvement d'un
fluide visqueux (équations de NAVIER-STOKES publiées en 1823 et
1843) ;
· PRANDTL (1875-1953), qui a établi le concept de
la couche limite et la théorie de l'aile d'envergure finie ;
· REYNOLDS (1842-1912), qui a trouvé une des lois
fondamentales de la similitude en dynamique des fluides ;
· VON KARMAN (1881-1963), qui a développé
le concept de la couche limite ;
· ACKERET, qui a développé la
première théorie de l'écoulement supersonique autour d'une
aile en 1925, enfin ;
· BUSEMANN, qui en 1935 a pu améliorer les
résultats en utilisant une méthode encore plus
perfectionnée.
Parallèlement aux recherches théoriques, les
premiers travaux relatifs à l'aérodynamique expérimentale
datent de 1866, alors que LILIENTHAL a pu mesurer la
composante de sustentation d'élément plan et déterminer,
dans un vent naturel : la portance, la trainée et le moment d'ailes dont
la forme s'apparentait à celle d'aile d'oiseaux. Depuis, plusieurs
souffleries aérodynamiques ont vu les jours : grâce à
WENHAM (1871) puis PHILLIPS (1909) en Angleterre, grâce
à LACOUR (1890) au Danemark, à JOUKOWSKI (1903) en Russie,
à RATEAU (1909) et à EIFFEL (1909) en
27 Aérodynamique appliquée, professeur CIABEMBI
ISTA 2019 Mémoire Mapeto
20
France ; on doit d'ailleurs à EIFFEL la mise au point
de technique d'essai en soufflerie qui sont encore en usage de nos jours.
Depuis trois décennies environ, on dispose d'un autre
moyen de résoudre les équations complexes qui régissent
les mouvements des corps dans un fluide réel : il s'agit de
l'utilisation des méthodes numériques avec l'informatique qui,
toujours en développement, produit des appareils de plus en plus
puissant ; on évalue que le cout des simulations numériques a
été divisé par 103 en l'espace de 30 ans.
Conclusion partielle
Dans ce chapitre nous avons essayé de parler sur
quelques notions de l'aérodynamique, c'est en allant dans la
mécanique des fluides que nous avons démontré les
écoulements.
28 Mémoire MAPETO
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