L'aérodynamisme est une branche de la dynamique des fluides qui porte sur la compréhension et l'analyse des écoulements d'air donc de la mecanique des fluides :
La mécanique des fluides est la branche de la physique qui étudie les écoulements de fluides c'est-à-dire des liquides et des gaz lorsque ceux-ci subissent des forces ou des contraintes.
Nous allons vous presenter 2 de ces forces: La portance et la traînée.
LA PORTANCE:
La portance aerodynamique est une force perpendiculaire au déplacement du fluide. Elle est crée par l'aspiration dans une zone de dépression formée sur le dessus du profil dessiné à cet effet. Elle varie en fonction de la masse de fluide déplacée.
La portance est calculée à partir de la formule:
Portance=Cz.p.S.(V²/2)
Portance en Newtons.
Le Cz est le coefficient de portance (il est déterminé expérimentalement en soufflerie ou par methode numerique).
p est la masse volumique du fluide kg/m*3.
S surface alaire m².
V la vitesse relative du fluide m/s.
Le phénomene de portance aerodynamique peut etre en partie expliquer, par la variation de vitesses du fluide, entre l'intrados et l'extrados.Cette variation de vitesse (les particules parcourant l'extrados vont plus vite que celles de l'intrados du fait de la plus grande distance) provoque une variation de pression qui génere la portance.
Dans un profil porteur non symétrique (présentant une cambrure):
Le phénomène de sustentation:
Quand le flux d'air arrive face à l'aile, il se divise. Une partie du flux suit l'extrados et une autre partie suit l'intrados. Grâce a des expériences avec un anémomètre nous avons pu observer que la vitesse de l'air qui passe sur l'extrados est supérieur à la vitesse qui passe sur l'intrados. Et d'après le principe de Bernoulli, vue précédament, si la vitesse de l'air augmente alors la pression diminue. Ainsi, il se crée une surpression à l'intrados et une dépression à l'extrados (figure de dessous). Donc l'aile est à la fois aspirée par la dépression et repoussée par le surpression. L'aéronef ( schématiser ici par une aile ) est tout entière tiré vers le haut et lévite dans les airs : c'est le phénomène de Sustentation.
Schema montrant les principe de la sustentation:
LA TRAÎNEE:
La traînée est la force de résistance qu'exerce un fluide sur un objet lorsque le fluide ou l'objet sont en mouvement l'un par rapport à l'autre. La resistance de la trainée est parallèle à la trajectoire du fluide, elle est dirigée dans le sens du fluide et elle s'oppose a l'avancement de l'objet si celui ci est en mouvement dans un fluide.
La force de traînée est calculée à partir de la formule:
Traînée =Cx.p.S.(V²/2)
Traînée en Newtons.
Le Cx est le coefficient traînée (il est déterminé expérimentalement en soufflerie).
p est la masse volumique du fluide kg/m*3.
S et la surface de référence qui s'exprime en m² et qui peut être différente suivant l'objet étudié:
La surface frontale (perpendiculaire a l'écoulement) si l'objet est non profilé.
La surface alaire si l'objet est profilé.
V la vitesse relative du fluide m/s.
La résistance aérodynamique d'un objet est liée sa forme.
Ici, on observe bien, différentes traînées en fonction des différentes formes des objets:
L'extrados est la face du même côté que la cambrure, c'est dans cette partie que se situe la dépression.
L'intrados est la face opposée à la cambrure, c'est là où se trouve la surpression.
C'est le changement abrupt de forme et de courbure qui entraînant des turbulences, qui sont proportionnelle au niveaux de l'importantes au changement de courbure.
TPE sur l'aérodynamisme, années 2014/2015. Crée par Axel, Cédric et Hugo