Angle de décrochage d'une aile sur solidworks - Flow simulation

Simulation
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Bonjour,

Je suis en première année de Classe préparatoire et j'essais de reproduire grâce à Flow simulation les polaires, c'est à dire les coefficients de portance et de traînés en fonction de l'angle d'attaque de l'aile.

J'ai effectué sur Solidworks plusieurs études avec le même segment de profil d'aile mais j'obtiens un décrochage de l'aile beaucoup trop tard    (environ 30° au lieu de 15°-18°).

J'ai différentes questions :

1- J'ai effectuer une étude sans tunnel ( ou boites ) autour du morceaux de profil d'aile et je me demande en quoi cela change le résultat d'en mettre un dans la simulation de solidworks ? (car avec une sorte de tunnel je peux mettre en place à l'entrée un vents sur une grande surface et en sortie la pression environnementale) J'ai essayer et je trouve pareil en force de traîné mais en force de portance c'est carrément infinitésimale... 

2- J'ai mis ci-joint une feuille de tableur ou j'ai rentré les forces de portance et de trainée données par solidworks à différents angle d'attaque, et j'ai tracé les courbes de coefficient de trainée et de portance en fonction de l'angle d'attaque.                                                                      Problème : Le décrochage de l'aile se passe beaucoup plus tard que prévu comme on peut le voir sur le graphique (à droite sur le tableur), j'ai tout vérifier et je ne comprend pas comment c'est possible. Surtout que sur les visualisations surfaciques proposé par solidworks (en vitesse et pression) je vois parfaitement bien qu'aux alentours d'un angle d'attaque de 22° la zone turbulente derrière l'aile diminue mais pas la force de portance ! 

J'ai tout essayer objectif global, surfacique, volumique pour essayer de voire une différence mais rien n'y fait !

J'espère que vous pourrez avancer mon problème.

Merci d'avance !


feuille_de_calcul.ods
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Bonjour,

le fichier erreur 404......... mais si vous avez bien paramétré vos objectifs ( lift pour la portance en VO voir le lien ici https://www.youtube.com/watch?v=ErIMxx4tiuE) cela doit correspondre,  rechercher une anomalie dans vos paramètres , peut être, sinon déposer votre modèle à étudier et faire un comparatif avec la méthode par calcul ce que vous avez fait  pas accessible........

Une autre simulation FLOW complète

https://www.engineersrule.com/tutorial-performing-flow-simulation-aerofoil/

et le rappel des formules à partir de 32 min.

https://www.youtube.com/watch?v=edLnZgF9mUg&ab_channel=MITOpenCourseWare

Bonne journée.

 

 

 

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Pour votre interrogation sur la box d'étude c'est une optimisation et permettre une réduction de la puissance de calcul.

Le justificatif issu du TP didactique.

You will notice that the wizard has created a box around the wing. This is our Computational Domain, where all the magic happens. Think of it as the inside of a wind tunnel. Everything inside it is part of the simulation, and everything outside it is irrelevant.

Note that a larger Computational Domain requires more processing.

 

https://www.youtube.com/watch?v=NKw1gPU-JNY

un exemple traité + une simulation (pas solidworks).

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Bonjour,

Merci pour les liens très intéressants. Je n'ai toujours pas pu trouver d'ou provient le fait que la chute du coefficient de portance apparaît aussi tard . . . J'ai vérifié j'ai bien rentré les bon objectif etc, je vous met en pièce jointe les fichiers si vous pouvez regarder je vous en remercie.

J'ai un autre question, la surface ailaire dans la formule pour calculer les coefficients de portance et trainée c'est quoi exactement ? Puisque si c'est la projection sur le plan horizontale elle diminue lorsque l'angle d'attaque augmente ?

 

Merci pour votre aide


feuille_de_calcul.ods
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a


capture_decran_132.png
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cf


capture_decran_131.png
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cf

 


capture_decran_130.png
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Bonjour,

 

Quelle est votre approche pour la résultante aérodynamique ?

Je ne vois pas dans votre tableau le Ra (la résultante aérodynamique).

 

Votre fichier s'ouvre bien, vos coefficients de portance et de trainée sont cohérents pouvez vous déposer votre simulation en faisant un pack and go pour avoir les résultats avec le modèle de l'aile (dans le menu fichier de Solidworks). La surface alaire est la surface de l'aile, ou du profil générateur de portance.

Complément pour comprendre le phénomène de décrochage et déterminer Ra.

"Le décrochage est donc dû à une diminution de la portance.

Le décrochage est une perte de portance ou, plus exactement, le décrochage est la conséquence d'une diminution plus ou moins brusque de la portance provoquée par le décollement des filets d'air de l'extrados à grand angle d'attaque et quelle que soit la vitesse".

                                                                              Les facteurs du décrochage :

Parmi les facteurs du décrochage, on souligne en théorie l'incidence alors qu'en pratique, on s'attache surtout à une vitesse de décrochage qui varie selon la configuration de l'avion.

Toutefois, parmi les facteurs, ces deux éléments "incidence et vitesse" entrent en ligne de compte comme le facteur de charge, les choix aérodynamiques dans la conception de l'avion et l'influence de la densité de l'air.

Aussi, la formule qui définit la résultante aérodynamique, c'est-à-dire la force générée par le différentiel de pression de l'air circulant  au-dessus et en dessous de l'aile, est :

 

Ra =  ½ ρ S V² Ca

 

 (Ra est la résultante aérodynamique, ½ est une constante, ρ désigne la densité de l'atmosphère "sa masse volumique", S est la surface alaire "surface des ailes",  V² est la vitesse au carré, Ca est le coefficient aérodynamique, calculé en soufflerie, dépendant entre autres de la forme de l'aile et don propre à chaque appareil)

Pareillement, on peut produire la même formule pour la portance en remplaçant simplement Ra par Rz  (portance) et Ca par Cz (coefficient de portance), et pour la traînée avec Rx (traînée) et Cx (coefficient de traînée).

Ainsi, les forces qui s'opposent à la résultante aérodynamique  Ra, ou à ses composantes Rz et Rx, sont la traction T et le poids P. A noter que la vitesse V dépend de la traction mais aussi du poids en montée et en descente.

 

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Bonjour, 

Je n'ai pas calculé la résultante aérodynamique j'ai juste demander d'avoir la force généré sur l'axe horizontale (colonne J) et sur l'axe verticale (colonne L) laquelle j'ai multiplié par Cos( angle d'attaque) (colonne  M).

J'ai fait plusieurs fichiers de profil à différents angles d'attaque je vous en mets quelques un ci joint merci de prendre le temps de m'aider !

 


capture_decran_133.png
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Voici le "pack and go" pour l'aile à l'angle d'attaque 5°


aile_5deg.zip
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Et celui de l'aile à 25° par exemple


aile_25deg.zip
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Bonjour @972arthur972 ,

Le code 972 est-il une indication sur votre origine géographique aux Antilles ? Votre profil perso dans ce forum n'en dit pas mot...

Quelques questions préalables sur votre projet :
- le profil que vous testez est-il un profil classique du domaine aéro (Clark, Eppler, Gottingen...) ?
- Quelle est l'origine des coordonnées du profil que vous utilisez dans votre modèle ? Les courbes d'esquisse ne sont pas cotées et semblent très "cabossées".
- Quelle est la source de votre référence de comparaison, qui affirme que le décrochage doit se produire vers 15° à 18° ? Est-elle digne de confiance ?
- Les conditions de votre simulation et celles de la référence sont-elles identiques ? En particulier la vitesse d'écoulement, qui conditionne fortement la performance d'une aile.
Il est difficile de vous aider à identifier l'écart entre votre simulation et votre référence sans disposer de plus de données.

Bon courage, l'échéance importante arrive dans un an...

m. Blt

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Bonjour,

Merci pour le partage de votre simulation, cela donne des exemples pour les personnes qui souhaitent expérimenter ce module FLOW.

Je viens d'ouvrir votre simulation, vous n'avez pas mis en place des équations sous Flow c'est possible .

Afin d'éviter des erreurs à ce stade, on peut programmer les deux equations.

Vous pouvez définir des objectifs en saisissant votre formule, commençons par la portance,

vous pouvez conserver toutes vos hypothèses, celle de la vitesse pour avoir un comparatif avec votre EXCEL.

c'est en clic direct depuis l'arborescence prendre dans vos objectifs primaires, pour ensuite effectuer un calcul en automatique avec votre formule.

c'est un exemple de saisie il faut adapter à votre étude imposée

Attention mettre sans unité car c'est un coefficient! ne pas laisser force.

Coefficient de trainée  Cx= (2 * Ft) / (S*rho*v^2 )  (votre EXCEL)

avec Surface alaire [m^2]      0,017     angle d'attaque à 5°   prendre votre densité à 20°c c'est ok 1,204 kg/m^3

 

Saisir la deuxième formule ainsi :

ok pour la densité.

Ensuite poursuivre avec la notion du décrochage, bon travail.

 

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Bonjour m.blt,

- C'est un profil que j'ai pris en photo dans le labo de mon école. J'ai importé ces photos et esquissé dessus sur solidworks avec des splines pour avoir un profil ressemblant à celui qu'on veut essayer dans la soufflerie en vrai. Normalement j'ai bien reproduit la bonne longueur de la corde et de l'épaisseur.

- J'ai passé mon brevet d'initiation aéronautique ou il est écris sur mes cours que " lorsqu'on incline l'aile au delà d'un certain angle d'incidence (d'environ 18°) l'écoulement de l'aile devient tourbillonaire sur l'extrados [...]  il en résulte une diminution rapide et importante de portance. C'est le décrochage [...] " Est-ce que les paramètres géométriques peuvent retarder autant que ca le décrochage ? 

- Je n'ai aucune référence pour effectuer cette simulation. J'ai essayer de prendre des valeurs de vitesse pour avoir un nombre de Reynolds descend. Je me suis référé pour ca à une banque de profil d'aile sur internet. J'ai les caractéristiques du ventilateur de la soufflerie mais pas d'indication de vitesse.

Merci pour votre aide 

Et oui en effet 972 est le code départementale de la Martinique et les concours sont l'année prochaine mais autant s'y mettre maintenant !

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Bonjour spectrum,

Je rentrais les équations mais j'ai arrêté avec tous ces fichiers de profil à des angles différents !! J'ai juste relevé les forces données par solidworks pour les calculs dans le tableur. Cela ne change rien ?

Cependant je ne comprend toujours pas pourquoi la baisse brutale du coefficient de portance arrive si tard.

Merci de votre aide

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Bonjour ,

Je pense peut être avoir l'origine de votre problème dans la simulation, c'est la définition de votre vitesse de flux qui est dépendante du nombre de reynolds, celui ci fait intervenir les caracteristiques du profil voir ci dessous:

https://www.lavionnaire.fr/AerodynEcoulAir.php       origine du document.

Concernant la vitesse sur différentes simulation la vélocité est dépendante du nombre de reynolds.

changer la turbulence à 0.2%

A voir si ça fonctionne avec ces paramètres à adapter à la longueur de corde de votre aile de 0,17 m.

Bon week-end.

 

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Bonjour spectrum,

J'ai justement calculer la vitesse à partir de la longueur de la corde et du nombre de Reynolds avec cette formule. C'est juste le nombre de Reynolds que j'ai du choisir et après avoir cherché je ne sais pas quoi choisir. Faut-il un nombre de Re bas pour éviter l'air turbulent et plutôt privilégier l'air laminaire ? Quelle est la limite d'utilisation des formules pour calculer les coefficients de trainée et de portance ? 

J'ai essayer de changer le paramètre "pourcentage de turbulence" mais rien de significatif change.

Merci et bonne journée.

Arthur

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Bonjour,

Disons que ce n'est pas si simple, en utilisant des expérimentations on constate que arrivé à une position sur le profil d'aile et en fonction de l'incidence la transition opérée entre les deux régimes sera décalée dans le temps....................

Le pourcentage de turbulence est peut être une correction dynamique entre les phases transitoires.................. je ne sais pas.

des livres ont été ecris sur Flow simulation mais pas avec un parallèle ( formule théorique et analogie par Flow), l'influence de l'environnement et des paramètres sont à gérés au cas par cas............. un travail très important je pense.

Je ne sais pas quand Flow simulation fera sa gestion entre les deux états et quand il décidera de passer d'un régime à l'autre en fonction du nombre de Reynolds, pour illustrer le phénomère , un rappel théorique et une simulation sur simulateur (pas Flow simulation):

Si vous avez le temps de regardez le doc pièce jointe vous trouverez un modèle traité, il faudrait le simuler pour avoir une base et un protocole , comprendre la mise en oeuvre de flow simulation, je recherche toujours me limite à des travaux simples pour l'instant.

Bonne journée à vous.


001.docx
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