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Les nageoires de baleine à bosse au service de l'aviation
• I- Étude théorique
• II- Simulations sur CAO
• III- Etude expérimentale
• IV- Analyse des résultats et comparaisons
• V- Conclusion
Peut on améliorer les performances aérodynamiques d’une aile d’avion par biomimétisme?
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Les nageoires des baleines à bosse (avec des tubercules):
-Diminution de la trainée
-Augmentation de la portance
Biomimétisme
Tubercules
Nageoire baleine bleuNageoire baleine à bosse
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I- Étude théorique
Nombre de Reynolds: Re =V×L
μ
𝜇: viscosité cinématique de l’air (m²/s)L: longueur caractéristique (corde)V: vitesse du fluide
Forces aérodynamiques et zones de pressions:
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I- Étude théorique
Cz en fonction de α
Profil NACA n°2412:
Centre de poussée en fonction de l’inclinaison du profil:
d = p x . x. dx
p x . dx
Centre de poussée:CP
Cx en fonction de α
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II- Simulations sur CAO (Solidworks)Profil NACA n°2412
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II- Simulations sur CAO (Solidworks)
Pressions (Pa) exercées sur les profils (vue de dessus):
Zone de dépression
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II- Simulations sur CAO (Solidworks)
Pressions (Pa) exercées sur les profils (vue de dessous):
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II- Simulations sur CAO (Solidworks)
Vitesses (m/s) [plages de couleurs] Pressions (Pa) [isolignes] de l’air autour des profils:
Profil sans tubercules:
Profil avec tubercules:
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III- Etude expérimentale
Soufflerie type Eiffel:
Collecteur Chambre d’expérience Diffuseur
Moteur et pâles9
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III- Etude expérimentale
Anémomètre
Mesure de la traînée
Mesure de la portance
Support pour les profils
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III- Etude expérimentale
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III- Etude expérimentale- : profil sans tubercules
- : profil avec tubercules
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IV- Analyse des résultats et comparaisonsCz du profil NACA 2412 en fonction de α
𝐶𝑧 =𝐹𝑧
0,5∗𝜌𝑎𝑖𝑟∗𝑆∗𝑉²Avec: 𝜌𝑎𝑖𝑟= 1,225 kg/𝑚3
Pour une incidence nulle: 𝐶𝑧 =14.10−3∗9,8
0,5∗1,225∗30,2.10−4∗11,66²=0,54
-0,05
Pour une incidence de 10°: 𝐶𝑧 =27.10−3∗9,8
0,5∗1,225∗30,2.10−4∗11,66²=1,05
1,15
Cx du profil NACA 2412 en fonction de α
0,05
0,022
𝐶𝑥 =𝐹𝑥
0,5 ∗ 𝜌𝑎𝑖𝑟 ∗ 𝑆 ∗ 𝑉²
Pour une incidence nulle: 𝐶𝑥 =1,3.10−3∗9,8
0,5∗1,225∗30,2.10−4∗11,66²=0,023
Pour une incidence de 10°: 𝐶𝑥 =1,6.10−3∗9,8
0,5∗1,225∗30,2.10−4∗11,66²=0,03
13Explication des écarts: - effets de bords ; - profil imprimés non parfait ; - fluide non laminaire ; - manque de précision dans les mesures d’angles
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V-Conclusion
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- Améliorer les tubercules (formes, espacement sur le profil)
- Faire des tests dans une soufflerie de meilleure précision
- Evaluer l’influence des tubercules sur un profil entier et non pas une section