Traînée venue de l'est
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Traînée venue de l'est
PALLUT Maeva JAOUADI Sarra
La traînée ( Fx ) est une force aérodynamique qui s'exerce parallèlement au sens relatif du vent. C'est ce que l'on appelle la résistance de l'air. A tout objet sur la Terre s'oppose donc une force de résistance que l'on nomme la traînée qui se comporte comme un frein aérodynamique pour l'avion.
Quand un corps est en mouvement dans l'air, on observe alors que l'on doit produire un effort, d'une part lors de son accélération, et d'autre part pour maintenir sa vitesse. On peut donc dire que l'air a tendance à freiner un corps pour le ramener à une vitesse nulle, lorsque ce dernier n'a plus assez de vitesse pour se maintenir.
Pour calculer la force de traînée, on applique cette formule :
ρ = Masse volumique du fluide (généralement l'air) en (kg/m3)
S = Surface de référence de l'aile ,celle en contact avec le fluide en (m²)
Cx = Coefficient de Traînée (pas d'unité)
La traînée totale est composée de :
La traînée de frottement représente l'essentiel de la traînée d'une aile.
La traînée de frottement s'oppose au mouvement d'un avion grâce à l'écoulement de l'air. Quand un objet avance dans un fluide, il est freiné car les molécules qui constituent le fluide viennent frotter l'objet et percuter sa surface.
Si l'écoulement de l'air est laminaire alors la traînée sera très faible mais si l'écoulement devient turbulent alors la traînée sera forte et le mouvement de l'avion sera difficile et il ne sera pas stable.
La grandeur de la traînée de frottements augmente :
Lorsqu'un objet se déplace dans un fluide, les molécules du fluide se déplacent en embrassant plus ou moins la forme de l'objet. Si un profil n'est pas adéquate par rapport à la sustentation alors se superpose une traînée de forme qui devient rapidement dominante comme sur un corps non profilé, la longueur (du bord d'attaque au bord de fuite) est très importante sur des ailes car elle permet justement de réduire au maximum cette traînée. Ainsi la forme qui subit le moins de trainée de forme et une forme profilée comme on peut le voir ci dessous :
Lorsque la séparation des filets d'air autour du corps est brutale, cela crée des dépressions à l'arrière de celui-ci. Au contraire les turbulences sont très fortes à l'arrière de la forme rectangulaire et la traînée de forme est très importante. .
La traînée d'interférence est celle qui apparaît à la rencontre de deux écoulements de directions et/ou de vitesses différentes. Cette traînée diffère donc légèrement de la traînée de forme qui intervient sur des corps non profilés où les flux de fluide ne se rencontrent pas directement. Elle provoque des tourbillons marginaux et des turbulences là où les deux flux se rencontrent ce qui génère de la traînée.
Nous pouvons l'atténuer en arrondissant les angles au maximum, aux jonctions des différentes parties de la structure.
Ensuite il y a la traînée induite par la portance qui est causée par tout ce qui crée de la portance. Elle compte pour 1/3 de la traînée totale. Elle est due à la différence de pression sur l'extrados et sur l'intrados de l'aile. La vitesse et l'incidence de vol de l'avion influence également cette traînée. Ainsi, au cours du vol, le flux d'air en surpression de l'intrados aura tendance à passer sur l'extrados pour combler la dépression. Cela créé des tourbillons marginaux qui ce sont des tourbillons qui se créent à l'extrémité d'une aile. Il est possible de diminuer fortement la traînée induite grâce à un dispositif nommée Winglets. Un Winglet est une ailette sensiblement verticale située au bout des ailes d'un avion et permettant un gain d'efficacité de quelques pourcents en réduisant la traînée induite par la portance sans augmenter l'envergure de l'aile.
Comme pour le coefficient de la portance, celui de la traînée (Cx) dépend de l'angle d'incidence de l'aile, la forme du profil, l'état de surface et la forme et l'allongement de l'aile. Ainsi, plus l' incidence est forte plus la traînée est importante. Sur le graphique si-dessous on peut observer que la traînée est minimale pour une incidence légèrement négative, puis, lorsque l'incidence augmente, la traînée augmente avec l'incidence α. Il faut donc ajouter de la puissance moteur afin de maintenir une altitude constante. La traînée est proportionnelle à son incidence : si celle-ci est faible alors la résultante de la traînée est faible et inversement.
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2.1 Signification physique du coefficient de traînée
6.2 Autres '"`UNIQ--postMath-00000079-QINU`"'
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↑ Indice « d » pour drag ( « résistance, traînée » ).
↑ Indice « w » pour Widerstand ( « résistance » ).
↑ Comme le montre la figure, les résultats diffèrent un peu selon qu'on considère une sphère lisse ou rugueuse. Les cas particuliers d'une balle de golf, d'une balle de tennis et d'un ballon de football sont également illustrés dans le diagramme, dans leurs domaines respectifs de valeurs de Re.
↑ Ce diagramme ( bi-logarithmique ) a été établi pour les valeurs du nombre de Reynolds (Re) comprises entre 10 −1 et 10 8 . Pour Re < 10 −1 on peut appliquer la formule de Stokes. Les valeurs Re > 10 8 , transsoniques , sont difficiles à atteindre en pratique. Pour ces valeurs du Reynolds voir ce graphe .
↑ (en) Rapport NACA , STANDARDIZATION AND AERODYNAMICS, NACA Technical Note N° 134 , 1923 ( lire en ligne [ archive ] )
↑ Sighard F. Hoerner, Résistance à l'avancement dans les fluides , Gauthier-Villars , 1965
↑ Cette loi générale continue à s'appliquer pour les corps très particuliers que sont les plaques planes présentées face à l'écoulement (disques, plaques carrées ou rectangulaires, palettes infinies), sauf que ces corps ne présentent aucune surface orientée de façon à permettre aux contraintes de friction de créer une force de traînée ; ces corps présentent donc une traînée de friction nulle.
↑ P. Chassaing, Mécanique des fluides , Éditions Cépaduès , 2000
↑ Revenir plus haut en : a b c d e f et g En mécanique des fluides, un corps dit 2D est un corps autour duquel se produit un écoulement 2D, c.-à-d. un écoulement qui dessine les mêmes lignes de courant dans tous les plans perpendiculaires à son grand axe. En général, les corps dit 2D sont des prismes de grand axe infini (ou assimilé) et de base quelconque (polygonale, circulaire, elliptique, profilée), présentés de façon que leur grand axe soit perpendiculaire à la direction générale de l’écoulement.
↑ Ils ont même traînée (à vitesse d'écoulement égale), mais leur
C
x
{\displaystyle C_{x}}
sont très différents. Rappelons que la traînée est le produit du
C
x
{\displaystyle C_{x}}
par la surface ayant servi de référence pour ce
C
x
{\displaystyle C_{x}}
et par la Pression dynamique de l'écoulement
1
2
ρ
v
2
{\displaystyle \textstyle {\frac {1}{2}}\,\rho \,v^{2}}
.
↑ Armando Lencastre ( trad. du portugais), Hydraulique générale , Paris/s.l., Eyrolles, 1957 ( réimpr. 1983, 1995), 633 p. ( ISBN 2-212-01894-0 ) , « 2 - Bases théoriques de l’hydraulique », p. 83
↑ Inge L. Rhyming, Dynamique des fluides , Presses polytechniques romandes, 1985 ( réimpr. 1991), 462 p. ( ISBN 2-88074-224-2 ) , « Chapitre 5 - Théorie potentielle des écoulements incompressibles », p. 126-179
↑ Hoerner 1992 , p. 3-18.
↑ Toute personne ayant gonflé les pneus d'un vélo sait que l'air est compressible. Les aérodynamiciens considèrent cependant que, dans leurs réflexions et calculs, l'air est incompressible tant que les effets de sa compressibilité peuvent être négligés (ce qui est le cas jusqu'à Mach 0,3 ou 0,4 (selon le degré de précision requis).
↑ Pour ces grosses sphères, l'augmentation du Reynolds est due à l'augmentation du diamètre et non à celle de la vitesse.
↑ Il est extrêmement rare qu'il existe une surface de référence implicite et excluant tout autre possibilité de surface de référence ; le fait de ne pas préciser la surface de référence d'un
C
x
{\displaystyle C_{x}}
rend donc ce
C
x
{\displaystyle C_{x}}
caduc et complètement inutile.
↑ Revenir plus haut en : a b c d et e En mécanique des fluides un corps est dit 3D lorsqu'il est l'objet d'un écoulement dont les lignes de courant contournent le corps dans toutes les directions, à savoir vers le haut et vers le bas et vers la gauche et vers la droite si le mouvement du fluide arrivant sur le corps est horizontal.
↑ On nomme cette plage plage de Newton parce que ce grand homme y effectua les premières mesures du
C
x
{\displaystyle C_{x}}
de la sphère.
↑ Nous écrivons "sphères lisses" car le
C
x
{\displaystyle C_{x}}
de la sphère dépend beaucoup de sa rugosité dans cette plage, comme on le voit sur le graphe.
↑ Pour ces corps, (voir ce graphe) .
↑ Ne serait-ce que parce qu'on devra comparer des carénages de révolution (plus simple à construire) avec des carénages à flancs verticaux aplatis (de section frontale plus faible) et qu'on ne peut comparer que des
C
x
{\displaystyle C_{x}}
établis avec la même surface frontale (si les
C
x
{\displaystyle C_{x}}
ne sont pas basés sur la même surface frontale, il faudra comparer les produits
S
i
C
x
i
{\displaystyle S_{i}C_{xi}}
,
C
x
i
{\displaystyle C_{xi}}
étant le
C
x
{\displaystyle C_{x}}
du corps i et
S
i
{\displaystyle S_{i}}
la surface de référence attachée à ce
C
x
{\displaystyle C_{x}}
)(on nomme parfois ce produit
S
C
x
{\displaystyle SC_{x}}
, qui a la dimension d'une surface, surface de traînée ).
↑ En adoptant la surface frontale de la roue comme surface de référence, on pourra comparer les
C
x
{\displaystyle C_{x}}
des carénages avec le
C
x
{\displaystyle C_{x}}
de la roue seule.
↑ Pour la traînée des corps profilés, voir l'article Corps de moindre traînée et pour la quantification de leur traînée de friction, voir l'article Couche limite .
↑ Ce rapport est le rapport du Coefficient de portance
C
z
{\displaystyle C_{z}}
sur le coefficient de traînée
C
x
{\displaystyle C_{x}}
, pourvu que ces deux coefficient adimensionnels utilisent la même surface de référence (la plupart du temps la surface alaire, pour les aéronefs)
↑ Bien sûr il y aurait plusieurs normes selon le nombre et la façon de placer les passagers ainsi que du confort à leur donner, de même que selon la quantité de bagages à embarquer.
↑ (en) , Data from tests of a 1/5 scale model of a proposed high-speed submarine in the Langley full-scale tunnel, Cocke, Lipson, Scallion , NACA Technical Memorandum, [ lire en ligne [ archive ] ] [PDF] .
↑ Ce
C
x
{\displaystyle C_{x}}
frontal est extrêmement faible ; cela est dû au fait que les tests en soufflerie ont été effectués, au nombre de Reynolds proche de 22,3 millions (ce très fort nombre de Reynolds ayant été atteint grâce à la très grande taille du modèle, l’un des plus grands modèles jamais testés). En effet, le
C
x
{\displaystyle C_{x}}
d’un corps profilé étant principalement un
C
x
{\displaystyle C_{x}}
de friction, il diminue progressivement à mesure qu’augmente le nombre de Reynolds.
↑ Dans "Sphere drag coefficient for subsonic speeds in continuum and free-molecule flows" [1] [ archive ] , A. Bailey indique que le grand Newton avait obtenu, en observant la chute de sphères dans l’eau et celle de vessies de porc dans l’air (expériences réalisées également par M. Desaguliers), un Cx d’un peu moins de 0,5 au Reynolds de
8
10
4
{\displaystyle 8\;10^{4}}
.
↑ Cependant, la rotation des corps testés (les deux sphères dans cette animation) entraînait la mise en mouvement de l'air dans la zone d'expérience, ce qui faussait les mesures. Ce défaut se faisait sentir sur tous les appareils rotatifs ("tourniquets", "manèges" ou "Whirling arm" ).
↑ Dans la pratique, ce furent les souffleries qui permirent d'établir l'ensemble des coefficients de traînée des corps, même si, pour certaines mesures très particulières (comme la détermination du Reynolds de transition de la sphère, voir cette image ou celle-ci ), on eut encore recours à des mesures de traînée de corps de corps mis en mouvement dans l'air calme du matin ou dans l'eau des bassins de carènes.
↑ (en) J. J. Hernandez-Gomez , V. Marquina et R. W. Gomez , « On the performance of Usain Bolt in the 100 m sprint » , European Journal of Physics , IOP, vol. 34, n o 5, 25 juillet 2013 , p. 1227 ( DOI 10.1088/0143-0807/34/5/1227 , lire en ligne [ archive ] , consulté le 23 avril 2016 )
↑ C'est le
C
x
{\displaystyle C_{x}}
d'un cylindre infini au premier régime, ce qui revient, au moins mnémotechniquement, à considérer le tronc, la tête et les membres du coureur comme des éléments cylindriques ne souffrant pas de problèmes d'extrémités.
↑ (en) Aerodynamics : Cd World Record [ archive ] - AutoZine
↑ Revenir plus haut en : a et b Hoerner 1992 , p. 3-17
Notice dans un dictionnaire ou une encyclopédie généraliste : Encyclopædia Britannica [ archive ]
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En dynamique des fluides , le coefficient de traînée , dont le symbole normalisé est C x , C A ou C D (
c
d
{\displaystyle c_{\mathrm {d} }}
en anglais [ a ] ,
c
w
{\displaystyle c_{\mathrm {w} }}
en allemand [ b ] ) fait partie de la famille des coefficients aérodynamiques . C'est un nombre sans dimension qui est utilisé pour quantifier la traînée ou résistance d'un objet dans un fluide (comme, par exemple, l'air ou l'eau). Il est toujours associé à une surface particulière (selon le contexte, appelée maître-couple , surface alaire ou plus généralement surface de référence).
La définition adimensionnelle actuelle du coefficient de traînée a été proposée par Ludwig Prandtl sur une idée de Richard Knoller [ 1 ] , [ 2 ] .
Un objet mobile se déplaçant dans un fluide pesant subit de la part de ce fluide une distribution de pression et un frottement visqueux (ou friction ) dont la résultante s'oppose à sa marche. La composante de cette résultante selon la direction du mobile est appelée traînée . L'intensité de la force de traînée est exprimée en fonction de la vitesse, de la forme et de la taille du mobile, ainsi que du fluide avec lequel il interagit.
Le coefficient de traînée de tout objet comprend au minimum la somme de deux effets : la traînée liée au frottement visqueux (ou friction ) et la traînée liée à la pression (traînée de forme) [ 3 ] . Ces effets sont parfois découpés suivant les diverses parties de l'objet (par exemple ogive, fuselage et ailerons pour une fusée, ou, lorsque c'est possible, avant-corps et arrière-corps ) et pour chacune d'entre elles on définit une traî
Je regarde ma nana qui se branle
Une petite bite
Une belle scène Coréenne en caméra cachée