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. 1/7 Fin

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

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 -1875 - 1953).

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

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)

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 ( 1883 - 1970) : Traînée de frottement global (1 face de PP) en turbulent - Résultats empiriques - R. Michel (ONERA) Application : Rel = 2 105 Application : Rel = 2 106

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 :

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 (1717-1783) Coefficient de portance : Cza = k sin( - 0) Exploitation du théorème de Joukowski (1847-1904)

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

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

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 >

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

NACA641-212 Rel Cxa Cza Polaire Cxa = f(Cza) du profil NACA641-212 en incompressible. "Aérodynamique Expérimentale" Tome 1- P. Rebuffet

Aile rectangulaire -  = 6 non vrillée NACA0012 - Rel = 2.05 105 (0) : [Cxa] traînée induite (calcul fluide parfait) : traînée induite + Cxf à Cza nul traînée de pression aux décollements Cxa Cza

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