| Les turbulences, tourbillons naissant autour d'un objet plongé dans un fluide en mouvement rapide, ont tendance à perturber et ralentir le mouvement des ailes d'avion dans l'air en augmentant la résistance au vent. |
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En aérodynamique, on distingue deux types de forces de traînées s'appliquant sur un objet en mouvement dans l'air. Dans le cas d'un objet à la forme ramassée et lisse comme une balle, il va se produire une force s'apparentant à une pression due à la différence de flux d'air entre la face exposée au vent et la face abritée derrière l'objet. A l'opposée, pour un objet allongé et plutôt plat comme une aile d'avion, il va s'exercer une force de frottement.
Lorsque l'aile d'avion est en mouvement lent, l'air va s'enrouler autour d'aile comme le ferai du miel autour d'une cuillère en mouvement. C'est ce que l'on appelle les conditions de fluide visqueux dans la description des mouvement fluidiques traduits par la résolution de l'équation de Navier-Stokes permettant dans le cas d'une analyse théorique de négliger les termes dont l'ordre correspond à la turbulence et dépendant fortement de la vitesse du fluide autour de l'objet. Lorsque la vitesse augmente (on parle alors de transition vers la turbulence), les termes turbulents ne sont alors plus négligeables et les moindres petite perturbations de surface se transforment en turbulences qui atteignent une amplitude maximale loin en arrière de l'aile pouvant augmenter les forces de frottements jusqu'à dix fois leur valeur normale, ce qui pose un vaste problème compte tenu du poids et des dimensions d'un avion et aussi de la puissance motrice nécessaire à sa mise en mouvement, la transition vers la turbulence prenant généralement naissance sur l'aile.
Une solution à ce problème a peut être été apportée par Jens Fransson du Royale Institue of Technology de Stockholm. En simulant en soufflerie une aile en mouvement dans un fluide rapide, il a montré que l'application d'une rugosité adaptée pouvait contribuer à réduire les phénomènes de turbulence autour des ailes d'avion.
L'objet simulant l'aile était une longue lame plate rectangulaire plogée dans l'air soufflé dans lequel étaient induites des variations de pression. Pour visualiser les fluides en mouvement, une fumée a également été injectée dans l'air aux positions d'étude intéressantes. Sa basant sur une prédiction de la théorie, le chercheur et ses collègues ont alors positionné sur la lame des petits disques plats en forme de pilules contre la plaque sur une ligne parallèle a bord d'attaque mais quelques centimètres en retrait. Les disques dépassaient alors de 1,4 millimètres de la surface, induisant des petites perturbations locales visualisées grâce à la fumée qui ont permis de faire reculer de plus d'un mètre à l'arrière de la lame les turbulences.
D'un point de vue physique, on peut considérer en fait que le flux particulier créé localement par les disques a amplifié la viscosité de l'aire autour des disques et ainsi pu rétablir la prédominance des effets visqueux décrits par l'équation de Navier-Stokes su les effets turbulents autour de l'aile, les faisant apparaître plus en arrière de l'aile.
Source : Phys. Rev. Letters Delaying Transition to Turbulence by a Passive Mechanism
Jens H.M. Fransson, Alessandro Talamelli, Luca Brandt, and Carlo Cossu Phys. Rev. Lett. 96, 064501 Publication commune avec Spectrosciences |
publié par
Tom
dans:
Actualité scientifique






