projet mécanique des fluides : les foils bertrand joly – yoann le fur – quentin houéry –...
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Projet Mécanique des Projet Mécanique des fluides :fluides :
Les foilsLes foils
Bertrand Joly – Yoann Le Fur – Quentin Houéry – Pierre Chauvet – Thomas Horel
ESTIA 2008
Joly - Le Fur - Houéry - CJoly - Le Fur - Houéry - Chauvet - Horelhauvet - Horel
Les foilsLes foils 22
IntroductionIntroduction
• Choix du sujet d’étudeChoix du sujet d’étude
• Intérêt de ce sujet dans le cadre du Intérêt de ce sujet dans le cadre du cours de mécanique des fluides cours de mécanique des fluides
• Plan : - description du produitPlan : - description du produit
- comportement- comportement
- dimensionnement- dimensionnement
- conclusion- conclusion
Joly - Le Fur - Houéry - CJoly - Le Fur - Houéry - Chauvet - Horelhauvet - Horel
Les foilsLes foils 33
Description du produitDescription du produit
FoilFoil = surface portante comparable = surface portante comparable à une aile d’avion équipant un engin à une aile d’avion équipant un engin circulant sur l’eau (voilier, bateau à circulant sur l’eau (voilier, bateau à moteur, surf, windsurf…)moteur, surf, windsurf…)
Joly - Le Fur - Houéry - CJoly - Le Fur - Houéry - Chauvet - Horelhauvet - Horel
Les foilsLes foils 44
Description du produitDescription du produit
ButBut : réduire la : réduire la surface en contact surface en contact avec l’eau en avec l’eau en réduisant la partie réduisant la partie immergée limitant immergée limitant ainsi les ainsi les frottements de frottements de l’eau sur celle-ci.l’eau sur celle-ci.
Joly - Le Fur - Houéry - CJoly - Le Fur - Houéry - Chauvet - Horelhauvet - Horel
Les foilsLes foils 55
Description du produitDescription du produit
DifférentsDifférents types types de foils :de foils :
en en TT
en en VV
(Multicoques seulement)
asymétriquasymétriquee
symétriqusymétriqueeVue de face Vue de profil
TraversanTraversantt
(Moteurs seulement)
Joly - Le Fur - Houéry - CJoly - Le Fur - Houéry - Chauvet - Horelhauvet - Horel
Les foilsLes foils 66
ComportementComportement
• Les foils sont Les foils sont bombésbombés et légèrement et légèrement inclinésinclinés par rapport à la direction par rapport à la direction d’écoulement de l’eau.d’écoulement de l’eau.
• 2 2 cheminschemins sont possibles pour les sont possibles pour les filetsfilets d’eaud’eau : :
Extrados
Intrados
Coupe d’un foilEcouleme
ntBord d’attaque Bord de
fuite
Joly - Le Fur - Houéry - CJoly - Le Fur - Houéry - Chauvet - Horelhauvet - Horel
Les foilsLes foils 77
ComportementComportement
• ExtradosExtrados : chemin plus long -> la : chemin plus long -> la vitesse est donc plus importante -> vitesse est donc plus importante -> dépressiondépression
• IntradosIntrados: chemin plus court -> la : chemin plus court -> la vitesse est donc moins importante -> vitesse est donc moins importante -> surpressionsurpression Dépressio
n
Surpression
Coupe d’un foilEcouleme
nt
Joly - Le Fur - Houéry - CJoly - Le Fur - Houéry - Chauvet - Horelhauvet - Horel
Les foilsLes foils 88
ComportementComportement
• Il résulte de cette différence de Il résulte de cette différence de pression une force résultante : pression une force résultante : la la portanceportance, qui permet de réduire la , qui permet de réduire la partie immergée.partie immergée.
• La La traînéetraînée est due à la viscosité du est due à la viscosité du fluide qui engendre des frottements.fluide qui engendre des frottements.
Bord d’attaque Bord de
fuite
Ecoulement
Coupe d’un foil
Portance
Trainée
Joly - Le Fur - Houéry - CJoly - Le Fur - Houéry - Chauvet - Horelhauvet - Horel
Les foilsLes foils 99
ComportementComportement
Limite du foil :Limite du foil : lala cavitation cavitation
• Forte dépression sur l’extrados Forte dépression sur l’extrados => ébullition de l’eau => ébullition de l’eau =>=> vaporisation : vaporisation :
dépression dépression << pression de vapeur pression de vapeur saturante ( saturante (0.0175 0.0175
bar à 20°C)bar à 20°C)
• Vaporisation de l’airVaporisation de l’air => poches, bulles d’air => poches, bulles d’air =>conséquences néfastes sur le bateau : chute de =>conséquences néfastes sur le bateau : chute de
la portance, usure assez accélérée des matériaux, la portance, usure assez accélérée des matériaux, vibrations et bruit.vibrations et bruit.
Joly - Le Fur - Houéry - CJoly - Le Fur - Houéry - Chauvet - Horelhauvet - Horel
Les foilsLes foils 1010
DimensionnementDimensionnement
Expression de la portance :Expression de la portance :
Angle d’inclinaison du foil :Angle d’inclinaison du foil :
)²(cos².
²..²..
L
SVRFp
SVR
gML
²..²..
.².
)²(cos
Joly - Le Fur - Houéry - CJoly - Le Fur - Houéry - Chauvet - Horelhauvet - Horel
Les foilsLes foils 1111
Applications numériquesApplications numériquesangleangle vitessevitesse surfacesurface
A.N. 1A.N. 1 69,8°69,8° 10 m/s10 m/s 1272 cm²1272 cm²
A.N.2A.N.2 10°10° 73,3 m/s73,3 m/s 1272 cm²1272 cm²
A.N.3A.N.3 10°10° 10 m/s10 m/s 5,25 m²5,25 m²
A.N.4A.N.4 30°30° 10 m/s10 m/s 1,9 m²1,9 m²
A.N.5A.N.5 30°30° 37,2 m/s37,2 m/s 1272 cm²1272 cm²
Joly - Le Fur - Houéry - CJoly - Le Fur - Houéry - Chauvet - Horelhauvet - Horel
Les foilsLes foils 1212
ConclusionConclusion
• Calculs => Modèle inenvisageableCalculs => Modèle inenvisageable
• Géométrie du foil à reconcevoir :Géométrie du foil à reconcevoir :– foil asymétriquefoil asymétrique– foil en Vfoil en V– … …
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