Étude expérimentale et numérique du profil NACA0015 dans une soufflerie subsonique

Thèmes abordés

Aéronautique, Soufflerie subsonique, forces aérodynamiques, modèle de turbulence, angle de décrochage, Isaac Newton, dynamique des fluides, soufflerie ouverte, profil d'avion, équations gouvernantes, régimes d'écoulement, nombre de Reynolds, couche limite, portance, coefficients de trainée, polaire, finesse, décrochage, viscosité dynamique, logiciel de maillage, paramètres du solveur, pression, vecteurs de vitesse

Résumé du document

Dans le but d'étudier les caractéristiques aérodynamiques du profil NACA0015, on a effectué une étude expérimentale dans une soufflerie subsonique à trois vitesses 10, 15 et 28 m/s, avec une marge d'angle d'incidence de 20 degrés. Par la suite, on a validé les résultats obtenus par le logiciel de simulation ANSYS Fluent 15.0 avec le modèle de turbulence Spalart-Allmaras.
Finalement, on est arrivé à comparer les résultats expérimentaux et numériques, et on a estimé les angles de décrochage, les finesses maximales et les valeurs de la portance et la trainée pour les deux essais.

Extraits

[...] En 1901 les frères Wright testent une maquette de leur merveilleux engin dans une soufflerie et ils décolleront deux ans plus tard. En Russie, Joukovski et Riabouchinski construisent en 1902 leur première soufflerie à Koutchino (Figure près de Moscou et fondent en 1904 l'institut de recherches aérodynamique russe qui deviendra l'institut central d'aérodynamique. Figure 6 : Soufflerie de KOUTCHINO En étudiant les écoulements dérivant d'un potentiel, Joukovski obtiendra des profils d'aile dérivés par transformation conforme d'un cercle. Très utilisés au début de l'aviation, ces profils sont pratiquement abandonnés aujourd'hui, car ils demandent un raccordement tangentiel des faces supérieure (extrados) et inférieure (intrados) au bord de fuite très difficile à réaliser. [...]

[...] Sur le retour, Wilbur marmonne que « personne ne volera pendant mille ans ». Cependant, l'une des caractéristiques des frères Wrights est la persévérance, et quelques semaines après de leur retour à Dayton, ils décident de quitter complètement leur approche précédente. Wilbur a écrit plus tard que « s'étant mis en confiance absolue dans les données scientifiques existantes, nous avons été amenés à douter les unes après les autres, jusqu'à ce qu'après deux ans d'expérience, nous jetions le tout de côté et décidons de nous fier entièrement à nos propres investigations. [...]

[...] Euler a noté qu'une telle variation était en accord raisonnable avec les expériences de coque-navire menées par d'Alembert. Ces premiers travaux en dynamique des fluides ont maintenant remplacé par des concepts et des techniques modernes. (Cependant, assez étonnamment, la loi de sinus quarré de Newton a trouvé une nouvelle application dans l'aérodynamique à très grande vitesse) Le point important ici est que l'augmentation rapide de l'importance de l'architecture navale après le 16e siècle, la dynamique des fluides est une science importante, occupant l'esprit de Newton, d'Alembert et d'Euler, parmi tant d'autres. [...]

[...] En 1905, Gustave Eiffel fait une soufflerie « au Champ de Mars » (Figure pour laquelle il déposera un brevet seulement en 1917. C'est « Un ventilateur aspirant d'une puissance de 70 chevaux fait passer dans une chambre d'expériences parfaitement close une colonne d'air ayant un diamètre de 1,50 mètre et une vitesse de 5 à 20 mètres par seconde, sans qu'il en résulte aucun remous dans cette chambre. La surface essayée, placée dans ce courant, est reliée à une balance spéciale qui donne l'effort en grandeur, direction et point d'application. [...]

[...] Le résultat était si important qu'il a été mis en bouteille dans un document gouvernemental secret. De plus, parce qu'il était si étranger à l'intuition contemporaine, le concept de corps émoussé-réentrée n'a été accepté que progressivement par la communauté technique. Au cours des prochaines années, des analyses et des expériences aérodynamiques supplémentaires ont confirmé la validité des corps de réentrée émoussés. En 1955, Allen a été publiquement reconnu pour son travail, recevant le prix Sylvanus Albert Reed de l'Institut des sciences aéronautiques (maintenant l'Institut américain de l'aéronautique et de l'astronautique). [...]