Projet d’Initiative Personnelle

Présentation au sujet: "Projet d’Initiative Personnelle"— Transcription de la présentation:

1 Projet d’Initiative Personnelle
Écoulement autour d’un ensemble grand-voile/mât

2 Plan de la présentation
Introduction Partie expérimentale Partie numérique Comparaison des résultats Conclusion

3 Objectifs Modélisation numérique et expérimentale d’un ensemble voile/mât dans une soufflerie. Influence de la soufflerie sur les résultats obtenus. Confrontation des deux méthodes.

4 Partie expérimentale Mesures d’effort -Démarche expérimentale
-Influence du mât -Influence de la cambrure Visualisations fils de laine -Phénomènes observés

5 Mesures d’efforts: démarche expérimentale
La soufflerie et les moyens utilisés Obtention des coefficients aérodynamiques Cx et Cz Tracé des courbes pour les différentes configurations testées

6 Influence du mât : sur le Cz
diamètre  Cz effet comparable à un effet de volet

7 Influence du mât : sur le Cx
du diamètre  du Cx

8 Influence du mât : sur la finesse
du diamètre du mat  finesse

9 Influence de la cambrure : sur le Cz
cambrure  effet de bec

10 Influence de la cambrure : sur le Cx

11 Influence de la cambrure : sur la finesse
Existence d’une cambrure optimale

12 Mesures d’efforts: conclusions
Influence du mât : -effet de volet pour le mât de 6mm, -diamètre de 12mm traîne plus, -finesse meilleure avec diamètre 6mm. Influence de la cambrure : -effet de bec à forte cambrure, -cambrure optimale pour la finesse et plage d’utilisation plus grande

13 Visualisations fils de laine : phénomènes observés
Zone de décollement Voile 6% et mât 6mm Zone d’influence des tourbillons marginaux

14 Visualisations fils de laine : influence du mât
Voile 6% Mât 12mm Incidence 1° Voile 6% Mât 6mm Incidence 7°

15 Influence du mât Voile 6%

16 Visualisations fils de laine : influence de la cambrure
Voile 6% Mât 6mm Voile 12% Mat 6mm

17 Visualisations fils de laine : conclusions
Influence du mât : Influence de la cambrure : du diamètre  incidence d’apparition de la re-circulation  incidence d’apparition des décollements Une forte cambrure retarde l’incidence de décrochage mais celui-ci est moins progressif. A forte cambrure on observe un décollement de bord de fuite.

18 Partie numérique Modélisation de la soufflerie et de la voile
Influence de la soufflerie sur les résultats Analyse des phénomènes observés en fonction de l’incidence

19 Modélisation de la soufflerie
Modèle unique pour des incidences différentes, pour réduire la charge de travail.

20 Modélisation de la voile
Voile isolée dans une brique pour affiner le maillage autour d’elle.

21 Résultats attendus avec ce maillage
Environ mailles ( autour de la voile). Estimation des coefficients aérodynamiques. Sacrifice de la couche limite au profit d’une vue d’ensemble (soufflerie, tourbillons,..).

22 Influence de la soufflerie sur l’écoulement
Les déviations latérales provoquent des zones tourbillonnaires de chaque côté. La déviation de l’air par la voile entraîne une zone de re-circulation sous celle-ci.

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25 Influence de la soufflerie sur l’écoulement
Ces phénomènes n’apparaissent pas en milieu infini.

26 Influence de la soufflerie sur la portance
Évolution du coefficient de portance: la portance obtenue est plus forte sans soufflerie.

27 Influence de la soufflerie sur la portance
Sommet Pied de voile kp avec soufflerie kp sans soufflerie Centre

28 kp avec soufflerie kp sans soufflerie kp pied de voile kp y

29 kp avec soufflerie kp sans soufflerie kp sommet kp y

30 kp avec soufflerie kp sans soufflerie kp centre kp y

31 Influence de la soufflerie sur la portance
Le surplus de portance observé est dû à la forme des tourbillons marginaux. Le milieu infini n’a pas une entrée d’air limitée: les tourbillons n’ont pas la possibilité de se diriger vers le haut.

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34 Influence de la soufflerie sur la traînée
Évolution du coefficient de traînée: la traînée obtenue est plus faible sans soufflerie.

35 Influence de la soufflerie sur la traînée
La traînée visqueuse est légèrement plus forte (+). La traînée de pression est plus faible (--). Plus en détail… La traînée induite sera plus forte sans soufflerie, car elle est liée à la portance. La traînée d’ «interférence»  (interactions avec le support et effets de bord) sera plus faible sans soufflerie, en raison de l’entrée d’air limitée de celle-ci.

36 Phénomènes observés Déviations flux (veine ouverte) Vitesses
Décollement et lignes de courant

37 Vitesses

38 Évolution de l’écoulement sur la voile Cambrure 12%, mât 12mm, 0°

39 Évolution de l’écoulement sur la voile Cambrure 12%, mât 12mm, 5°

40 Évolution de l’écoulement sur la voile Cambrure 12%, mât 12mm, 10°

41 Évolution de l’écoulement sur la voile Cambrure 12%, mât 12mm, 15°

42 Évolution de l’écoulement sur la voile Cambrure 12%, mât 12mm, 20°

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44 Comparaison Coefficients aérodynamiques:
Numérique donne des tendances. Expérimental donne de bonnes estimations. Théorie linéaire: Cza=3,89

45 Comparaison Visualisations:
Phénomènes sur la voile visibles avec les 2 méthodes. Numérique donne des informations sur le reste de l’écoulement (soufflerie, support, tourbillons marginaux…).

46 Voile 6% Mât 6mm

47 Directions d’amélioration
Utilisation d’ordinateurs plus puissants pour augmenter le nombre de mailles. Réaménagement du support. Réalisation d’une maquette plus proche de la réalité.

48 Conclusions Soufflerie et support influents pour les résultats (~1/10). Modélisation numérique donne des résultats cohérents (coefficients aérodynamiques) et bons (visualisations). Importance d’effectuer des essais en soufflerie. Importance de la théorie linéaire pour comparer les deux méthodes et détecter d’éventuelles erreurs.