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

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

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