Deux, trois mots sur l’Aérodynamique (VIII)

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1 Deux, trois mots sur l’Aérodynamique (VIII)
Effets de la viscosité ou influence du nombre de Reynolds 1 Les zones visqueuses à grands Reynolds : notion de couche limite 1/2 Couche limite laminaire ou turbulente ? 1/2 Les conséquences sur le frottement 1/2 Le phénomène de décollement : traînée de pression visqueuse et décrochage /7 Fin

2 Effets de la viscosité ou influence du nombre de Reynolds
Où se fait sentir la viscosité ? Nulle part ! La viscosité ne se fait sentir que dans les zones avec variations de vitesse. Exemple : Champ de vitesse sur plaque infiniment mince parallèle au vent : Le fluide adhère à la paroi. y x

3 Effets de la viscosité ou influence du nombre de Reynolds
x l En fluide parfait (Rel infini !), les zones visqueuses sont d’épaisseur nulle (x) = 0. En fluide visqueux (x) ≠ 0, mais est d’autant plus faible que Rel est grand. (x) l A grands Reynolds, la zone visqueuse, très mince, est appelée couche limite (L. Prandtl ).

4 Effets de la viscosité ou influence du nombre de Reynolds
x Mesure de la composante u, dans la couche limite à (x, y) fixé : t u t u Couche limite laminaire Couche limite turbulente

5 Effets de la viscosité ou influence du nombre de Reynolds
Qu’est ce qui détermine, pour la couche limite, le passage du régime laminaire au turbulent ? • les grands nombres de Reynolds : Pas assez de viscosité pour amortir les forces d’inertie de l’écoulement ! • un mauvais état de surface (rugosité répartie, ou accident local) • les gradients de pression positifs (recompression)

6 Effets de la viscosité ou influence du nombre de Reynolds
Conséquences pour le frottement : • à iso-Reynolds, une couche limite turbulente frotte plus qu’en laminaire : Traînée de frottement global (1 face de PP) en laminaire - P. Blasius ( ) : Traînée de frottement global (1 face de PP) en turbulent - Résultats empiriques - R. Michel (ONERA) Application : Rel = 2 105 Application : Rel = 2 106

7 Effets de la viscosité ou influence du nombre de Reynolds
A cause de l’agitation turbulente, la vitesse croît plus rapidement en turbulent qu’en laminaire. En partant de la paroi, pour un même ∆y, [∆u] turb. > [∆u]lam. , donc :

8 Le phénomène de décollement
En fluide parfait « classique », le schéma d’écoulement adopté sur un profil est le suivant : Coefficient de traînée : Cxa = 0 Paradoxe de d’Alembert ( ) Coefficient de portance : Cza = k sin( - 0) Exploitation du théorème de Joukowski ( )

9 Le phénomène de décollement
 en degrés 20° 40° 60° 80° Profil NACA0012 Cza 1 2 3 4 5 6 Courbe théorique Le décollement se comprend à cause d’une organisation différente de l’écoulement quand l’incidence croît. Quand Rel croît Czmax croît également Courbe expérimentale Rel ≈ 2 105 Czmax décrochage

10 Le phénomène de décollement
Point de décollement Schéma qualitatif en configuration décollée : Zones de recirculation Perte de la « linéarité » de la courbe de portance et effondrement au décrochage. Apparition d’une traînée de pression due aux zones visqueuses et au décollement

11 Le phénomène de décollement
Zone à dp/dx < 0 : Zone à dp/dx > 0 : U e d y x t p > U e d y x t p >

12 Le phénomène de décollement
Zone à dp/dx > 0 : Zone à dp/dx > 0 : U e d y x t p < U e d y x t p = Au point de décollement Dans la zone décollée

13 NACA Rel Cxa Cza Polaire Cxa = f(Cza) du profil NACA en incompressible. "Aérodynamique Expérimentale" Tome 1- P. Rebuffet

14 Aile rectangulaire -  = 6 non vrillée
NACA Rel = (0) : [Cxa] traînée induite (calcul fluide parfait) : traînée induite + Cxf à Cza nul traînée de pression aux décollements Cxa Cza

15 Conclusions Lors de cette incursion dans le monde de l’Aérodynamique,
les paramètres majeurs ont été présentés : Nombre de Mach - Nombre de Reynolds - Allongement - Incidence Illustrés par quelques modélisations simples des coefficients aérodynamiques… Il ne reste plus qu’à faire de la Mécanique du vol avec…! FIN