I-1) Les écoulements d'air

 

I-1) LES ECOULEMENTS D’AIR

 

    Avant que nous puissions commencer notre étude, il est indispensable de comprendre les bases du comportement d’un fluide au contact d’un corps solide. On s’intéresse à une notion fondamentale de vent relatif, très utilisée en aérodynamique.

 

 

v     NOTION DE VENT RELATIF

 

Þ   Etude de cas

 

     Il est intéressant, afin de comprendre cette notion, d’étudier un phénomène connu de tous, mais parfois mal compris.

 

·        D’abord, il faut s’imaginer que nous sommes dans une voiture dont la portière est ouverte, à l’arrêt, lors d’une journée où le vent ne souffle absolument pas. Sortir la main par la fenêtre n’entraîne aucune sensation particulière. Si vous n’exercez aucune force pour la retenir, elle ne fera que tomber, de par l’attirance gravitationnelle de la Terre. Notre main est soumise à son propre poids.

 

 

 

·        Il est possible de ressentir un courant d’air sur notre main de deux manières différentes :

 

Ø      Si le vent se met à souffler, l’air aura une vitesse non nulle par rapport à notre main, et nous ressentirons les écoulements de celui-ci.

Ø      Si nous démarrons la voiture et prenons de la vitesse par rapport à l’air, nous aurons la même sensation.

 

 

Þ   CONCLUSION DE L’EXPERIENCE :

 

Ø      Dans les deux cas, notre main est soumise à une force exercée par l’air, qui aura tendance à la faire dévier vers l’arrière du véhicule. Il s’agit d’une force dite aérodynamique, puisqu’elle est due à l’action du fluide sur notre main. Il s’agit de la résultante aérodynamique, qui comme nous le verrons, peut être décomposée en deux composantes...

 

Ø      L’expérience permet de comprendre la notion de vitesse relative. En effet, dans chacun des deux cas, on note un mouvement de l’air par rapport au solide, et vice versa. Ce mouvement, c’est le vent relatif, il a toujours la même direction et le sens opposé au mouvement du solide.

 

v     QUALITE D’UN ECOULEMENT D’AIR

 

·        Soit un corps profilé (qui, donc, possède une forme définie et régulière), on appelle filet d’air un ensemble de particules d’air formant une ligne régulière, qui sont la conséquence du vent relatif. Plusieurs filets d’air s’écoulent sur le corps profilé. La zone où ce phénomène est observé cette interaction entre un fluide et un solide est généralement appelée couche limite.

 

·        Au niveau de la couche limite, les filets d’air s’écoulent de manière plus ou moins régulière :

 

Þ   Ecoulement laminaire

 

·        On parle d’un écoulement laminaire lorsque l’ensemble des filets d’air sont parallèles et suivent une trajectoire parfaitement rectiligne ou épousant à merveille les formes du solide.

Þ   Ecoulement turbulent

 

·        On parle d’écoulement turbulent lorsque les filets d’air suivent à peu près tous le même mouvement mais n’ont plus une trajectoire régulière. Ce type d’écoulement aura tendance à augmenter la fréquence des frottements entre l’air et le solide.

 

 

 

Þ   Ecoulement tourbillonnaire

 

·        Lorsque les filets d’air décollent totalement du solide, s’il est positionné, par exemple, de manière très inclinée, on constate une désorganisation totale des filets d’air, qui ont tendance à former des tourbillons irréguliers et ne permettent plus au solide de garder son équilibre…

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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