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Etude expérimentale et simulation du comportement de profil d'aile NACA 24012


par Deogracias Mapeto
Institut supérieur des techniques appliquées (ISTA) - Licence 2021
  

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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

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

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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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"Je ne pense pas qu'un écrivain puisse avoir de profondes assises s'il n'a pas ressenti avec amertume les injustices de la société ou il vit"   Thomas Lanier dit Tennessie Williams