Principes techniques de l'aérodynamisme

Définition de l'aérodynamisme.

L'aérodynamique est la science qui étudie les phénomènes accompagnant tout mouvement entre un corps et l’air qui l’entoure. On calcule l'aérodynamisme à l'aide du nombre de Mach, qui est le rapport de la vitesse d’un objet mobile à la vitesse du son dans le fluide* environnant :

Ma = v / c

Avec : c = célérité du son = 340,29 m/s , et v = vitesse de l’objet en m/s .

Le nombre de Mach ne possède pas d'unité. Mach1 correspond à la vitesse du son.

 

Nous allons maintenant voir les différents forces et coefficients qui composent l'aérodynamisme.

I/ Les Forces.

On peut avoir à prendre en compte quatre forces :

 - une force de traînée Fx, parallèle à la direction moyenne de l’écoulement.

 - une force de dérive Fy, perpendiculaire à la direction moyenne de l’écoulement, dans le plan horizontal.

 - une force de portance Fz, perpendiculaire à la direction moyenne de l’écoulement, dans le plan vertical.

 - la force de gravité G, perpendiculaire à la direction moyenne de l’écoulement, dans le plan vertical.

 

Schéma des forces appliquées à un corps en mouvement

 

Schema des forces

 

L’expression de la force est F = q×S×C :

Avec q = pression dynamique = ½ ρ (masse volumique)×V² ; S = Surface de référence ; C = coefficient aérodynamique .

 

II/ Les Coefficients.

Les coefficients aérodynamiques sont liés aux différentes forces car ils permettent le calcul de ces forces. Ils ne possèdent pas d'unité.

Il existe trois coefficients pour l'aérodynamisme :

- Cx le coefficient de traînée.

- Cy le coefficient de dérive.

- Cz le coefficient de portance.

 On mesure les forces de manière expérimentale, à l’aide de souffleries. La formule permettant de calculer ces coefficients est :

 Calcul de coefficient

S est la surface projetée dans le plan horizontal ou pour une voiture, la surface frontale.

ρair : masse volumique de l’air selon sa température (1,225 kg/m3 à 15°C au niveau de la mer)

V : vitesse de déplacement (en m/s)

 

Pour l'automobile, une nouvelle donnée doit être pris en compte : la surface frontale du véhicule.

Calcul force

S : surface frontale du véhicule (maître couple).

Cx : coefficient de pénétration dans l’air.