L'AERODYNAMISME
En quoi l'aérodynamisme permet-il à l'homme d'avoir des véhicules de plus en plus performants ?
faut parler des forces exercés et aussi pour l'avion, voila c'est tout pour moi :p
Lorsque que l'on étudie l'aérodynamisme, on a besoin d'énormément de formules mathématiques. Elles permettent de calculer beaucoup de facteurs nécessaires à l'étude de cette science. L'un de ces facteurs importants est la force de traînée, plus la force de traînée d'une forme est faible plus l'objet pénètre facilement dans le fluide dans lequel il se déplace.
Pour calculer cette force il faut tout d'abord déterminer le type d'écoulement du fluide dans lequel se déplace l'objet. On le calcule avec la formule suivante : Re = ρ v d / η. Il y a deux types d'écoulement : laminaire et turbulent. L'écoulement est caractérisé par des variations spatio-temporelles importantes et aléatoires de la vitesse du fluide. On a :
Re : nombre de Reynolds
ρ : masse volumique
d : diamètre de l'objet
η : viscosité du fluide
Ecoulement laminaire: Re <1
Ecoulement turbulent:
1000< Re <100000
On souhaite déterminer le coefficient de traînée pour chaque profil :
38 °C
17°C
19°C
20°C
coefficient de trainée correspondant ci-dessous :
Calculons, tout d'abord ρ de l'air (masse volumique) sous une pression atmosphérique de 1.0E5 Pascal à 27 °C :
Avec des recherches sur internet et des explications de notre professeur de physique, nous avons constaté que :
Données essentielles pour les calculs:
To=300k (300-273=27°C)
Po=1,0.E5 Pa
R=8,31 J.K-1
Mair= 80% M(N2) + 20% M(O2)
= 0.80x(2x14) + 0.20x(2x16)
= 29 g.mol-1
ρair = m/v = (Po x M) / (R x To)
= (1,0.E5 x 29E-3) / (8.31 x 300)
= 1.16 kg.m-3
La masse volumique de l'air est donc de 1,16 kg.m-3
Calculons maintenant le coefficient de Reynolds d'un cylindre de 1,2E-3 m² de surface dans un écoulement d'air :
d²= (4S)/π
=> d =√(4S)/π)
=√(4x1,2E-3) / π )
= 3,9E-2 mètres
Le cylindre possède donc un périmètre de 3.9E-2 mètres. Ceci va nous permettre de calculer la suite.
Re = ρ v d / η
Re = (1,2x7,0x3,9E-2) / 1,8E-5
= 1,8E4
Donnée importantes :
v = 7,0 m.s-1
= 3.6 x 7 = 25 km.h-1
ηair = 1,8E-5 Pascal.s
Conclusion :
Nous pouvons en conclure que la force exercée sur le cylindre ayant une vitesse de 25 km/h est de 1,8E4 Reynolds. Cela correspond à un écoulement turbulent (10E3 < 1,8E4 < 10E5.) et indique que la forme de cet objet n'est pas la plus optimale.
Classement des obstacles par leur coefficient de traînée dans un ordre croissante :
