Aérodynamisme Pigot-Poinet

En observant l'étude de floworks à l'Istia, on s'est apperçu qu'il serait finalement plus aisé de centré notre étude sur le décrochage, sa limite d'apparition et ses conséquences, plutôt que sur les perturbations dues à une potentielle aile ajoutée au nez de l'avion. D'une part parce que les turbulences sont un phénomène totalement imprévisible et donc cela réduit le champ d'étude des perturbation, d'autre part parce que le décrochage est une partie importante et intéressante de l'étude du vol d'un avion, et enfin parce que c'est facilement observable (et observé, aussi bien expériementalement qu'avec Floworks)

Après avoir passé un couple d'heure à l'ISTIA en compagnie de Verron Sylvain, nous avons pu tiré un bon nombre de résultats. Nous avons placé notre aile d'avion dans un flux d'air à vitesse constante (50m/s). Voici une ébauche de nos résultats:

   Le 17 décembre 1903, des promeneurs de la plage américaine de Kitty Hawk en Caroline du Nord assistent à un spectacle surprenant. Un drôle d'oiseau artificiel aux ailes fixes fait de bois et de toile s'élève du sol et, pendant presque une minute, parcourt plusieurs centaines de mètres. Aux jumelles, il leur semble même apercevoir la silhouette d'un homme allongé dans cette étrange structure et, derrière lui, deux larges hélices en mouvement. Le Flyer, avion des frères Wright, vient de réaliser le premier vol motorisé et contrôlé de l'histoire de l'aviation.

   Le 27 avril 2005, sur l'aéroport de Toulouse-Blagnac, 40000 spectateurs retiennent leur souffle en voyant décoller le plus gros avion du monde l'A380, ce dernier-né du géant industriel Airbus, pour son vol inaugural.

(L'Histoire de l'aviation pour LES NULS   de Philippe Benhamou )

Un avion américain, qui a mal fini, possède des ailerons à l'avant. Ils sont légèrement positionnés au dessus des ailes principales (augmenter la stabilité et/ou la portance)

http://www.securiteaerienne.com/node/146

Floworks est un module complémentaire du logiciel Solidworks, permettant de visualiser un écoulement fluide et ses conséquences sur un objet solide.
Il devrait nous servir à visualiser les différents phénomènes aérodynamiques : pression/dépression sur une aile d'avion, portance, turbulence...
Ce module permet par exemple d'appliquer un écoulement fluide en régime turbulent et d'en mesurer la force sur une surface, on peut choisir le nombre de Mach, le type du fluide (liquide, gaz..), la vitesse, écoulement interne/externe, etc.
La paramétrisation du logiciel est conséquente, est la précision de calculs est fonction du temps. Il ne faut donc pas s'égarer er perdre du temps en demandant une précision de calcul trop importante qui prendrait 4 ou 5 heures (sans oublier le risque que l'ordinateur ne supporte pas et plante)

Rencontre avec le professeur Verron Sylvain des sciences technologiques et industrielles.
Il nous a présenté SolidWorks avec le module complémentaire floworks qui permet de réaliser des simulations 3D sur la mécanique des fluides assistées par ordinateur.
Nous avons pu assister à une démonstration sur un exemple simple (cylindre) dans un écoulement fluide. 

Après avoir fait plusieurs demandes au près des différentes directions de l'université d'Angers,  l'ISTIA possède un module complémentaire à SolidWorks pour pouvoir observer l'aérodynamisme d'un objet (voiture, avion...).

Dans le courant de la semaine prochaine, la rencontre avec le gérant aura lieu pour nous faire une idée plus précise sur le logiciel.

L'installation d'un logiciel libre est en cours.

Pour la phase expérimentation nous allons réaliser de la modélisation 3D. Certains logiciels semblent être adaptés à notre TIPE, voici la liste de logiciels spécialisés dans la simulation en mécanique des fluides:

-ANSYS: http://www.ansys.com/Industries/Aerospace+&+Defense/Application+Highlights/Aerodynamics+&+Noise

-ADINA: http://www.adina.com/fluid-structure-interaction.shtml

-Comsol Multiphysics: http://www.comsol.fr/products/structural-mechanics/

Mais le seul logiciel libre est:
-Code Saturne développé par EDF: http://research.edf.com/research-and-the-scientific-community/softwares/code-saturne/introduction-code-saturne-80058.html

Voici les références des livres qui nous serviront de source pour notre Tipe:

-Dynamique des fluides appliquée : Applications à l'aérodynamique
de Thierry Faure édité par DUNOD, 2008.

-Aérodynamique subsonique
de Ion Paraschivoiu édité par l'école de Polytechnique de Montréal, 1998.

-Turbulence en Mécanique des fluides
de Patrick Chassaing édité par Cépaduès, 2005

Définitions du Petit Robert :
"Aérodynamique : Partie de la physique qui étudie les phénomènes accompagnant tout mouvement relatif entre un corps et l'air où il baigne"
"Portance : Force perpendiculaire à la direction de la vitesse qu'à un corps dans un fluide"

"Aérodynamique : science qui a pour objet l'étude des mouvements de l'air autour des corps. En d'autres termes, il s'agit des phénomènes mis en jeu chaque fois qu'il existe un mouvement relatif entre un corps et l'air qui l'entoure. Le corps peut se déplacer dans le fluide immobile (avion en vol) ou être fixe dans le fluide en mouvement (maquette d'avion dans une soufflerie)" d'après Aérodynamique subsonique de Ion Paraschivoiu, à l'édition de l'école polytechnique de Montréal.

"Fluide : Un fluide représente un milieu continu composé d'un nombre considérable de particules matérielles infiniment petites, qui sont libres de se déplacer les unes par rapport aux autres. Le fluide est déformable, sans rigidité et il est un milieu susceptible de subir de grandes variations de forme sous l'action de forces, c'est-à-dire qu'il peut s'écouler; c'est le cas des liquides et des gaz. On traite généralement des écoulements des fluides du point de vue macroscopique par les lois de la mécanique de Newton, ce qui justifie l'appellation des fluides newtoniens comme l'air et l'eau." d'après Aérodynamique subsonique de Ion Paraschivoiu, à l'édition de l'école polytechnique de Montréal.