Aérodynamique amateur. Soufflerie perso

Salut Louis,

On va y penser sérieusement.
Il faut que je fasse un support dédié. Tu n'es pas à une semaine près?
Quel est l'objectif? qu'Est-ce que cela montrera?

Fred

Fred Van.H. a écrit:Salut Louis,

On va y penser sérieusement.
Il faut que je fasse un support dédié. Tu n'es pas à une semaine près?
Quel est l'objectif? qu'Est-ce que cela montrera?

Fred

Bonjour
C'est un moyen d'évaluer comparativement le "pitch/pas" réel et non pas le pas nominal comme déduit de l'angle à 0.75 fois le rayon.
(pour le diamètre un double-décimètre suffit bien)
C'est en gros le deuxième paramètre important avec la traction statique
Le produit des 2 donne la puissance (pour une valeur rpm donnée)
Louis

Bonjour Louis,

Si je comprends bien, tu souhaiterais trouver le J = v/nD pour une traction nulle et celui pour une puissance nulle. Soit, à quelle vitesse, pour quelle tr/min on trouve une traction = 0, idem pour couple = 0 ?

Ceci dans le but de caractériser des hélices ?

Je ne sais pas si c'est possible de cette manière et avec ce matériel.

Il est possible que l'hélice se stabilise à des tr/min permettant juste ce qu'il faut pour contrer les frottements à l'axe et la traînée des pales, donc un peu au-delà du J pour couple nul. Ce J n'a rien à voir avec le J pour traction nulle, bien moindre, duquel on pourrait tirer une estimation du pas "effectif", à différencier du pas "géométrique".

Et puis, sans vouloir vexer Fred, je doute que l'on puisse faire une estimation réellement fiable de la vitesse dans ce style de soufflerie. C'est pas des reproches hein Fred ! C'est possible que ce soit bien mesuré, mais ça relève de l'exploit, je parle en connaisseur...   je n'ai jamais pu résoudre certains problèmes que j'avais rencontré (turbulences, fluctuations périodiques, etc. etc.).

yomgui a écrit:.

Il est possible que l'hélice se stabilise à des tr/min permettant juste ce qu'il faut pour contrer les frottements à l'axe et la traînée des pales, donc un peu au-delà du J pour couple nul. Ce J n'a rien à voir avec le J pour traction nulle, bien moindre, duquel on pourrait tirer une estimation du pas "effectif", à différencier du pas "géométrique".

C'est un peu ce que je pense aussi, mais je vais quand même essayer

yomgui a écrit:.Et puis, sans vouloir vexer Fred, je doute que l'on puisse faire une estimation réellement fiable de la vitesse dans ce style de soufflerie. C'est pas des reproches hein Fred ! C'est possible que ce soit bien mesuré, mais ça relève de l'exploit, je parle en connaisseur... je n'ai jamais pu résoudre certains problèmes que j'avais rencontré (turbulences, fluctuations périodiques, etc. etc.).

Tout à fait conscient de ça, ça ne me vexe pas du tout. Les résultats obtenus chez moi n'auront qu'une valeur indicative et d'aide à la réflexion. Seules les comparaisons "mieux-moins bien" pourront apporter des réponses un peu tangibles. Et encore, à prendre avec précaution.

Fred

Bonjour
Si les frottements sont très faibles .. ça devrait donner un point
de la relation : vitesse de rotation Vo(rpm) = f (m/s) .. "à couple nul" = " à puissance nulle".
Ca peut être légèrement différent de "à traction nulle" (??)
LOuis

Bonjour,

Le rapport V/n  (vitesse air / vitesse de rotation, on utilise plus couramment J=v/nD avec D le diamètre) pour puissance nulle n'est pas le même que celui pour traction nulle.

Si on regarde les polaires d'hélices, comme celles de l'UIUC :


J pour poussée nulle compris entre 0.56 et 0.6.


J pour puissance (et couple) nulle : probablement au delà de 0.7.

A noter que le pas "géométrique", mesuré d'après la corde du profil de pale, est assez bien respecté et que du coup les pales sont à angle d'attaque = 0 vers J = 0.5 (P/D = 4.5/9).

Une soufflerie permettrait d'estimer les 2, mais la mesure est très sensible, à la vitesse surtout (les tr/min peuvent être précisément mesurés) et aussi à la poussée et à la puissance, très très faibles à ce niveau.


Dans quel but ? comparer le pas annoncé avec le pas réel ? Je ne sais pas s'il n'est pas plus facile de mesurer ce pas en quelques points le long du rayon, avec une idée de la forme du profil, surtout sa cambrure, qui donnera une idée de la différence entre le pas géométrique et le pas effectif (poussée nulle).


A+ 

Louis, j'ai pris quelques minutes au boulot pour faire un joli petit support profilé pour un axe d'hélice. J'espère avoir le temps de faire des premiers essais ce week end  

yomgui a écrit:T'as pas une balle de golf ?? 

Je viens de retrouver quelque chose qui devrait être une balle de golf. Diamètre 43mm. Pesante, dure, constellée de petits cratères, comme des marques de petite vérole  Par contre il me semblait que les creux des balles de golf étaient moins nombreux et plus profonds. Cela dit, si c'en est une, le Cx doit être équivalent, j'ai cru comprendre que ces balles étaient très normalisées.

Je vais y faire un petit trou pour la fixer sur une corde à piano.

Fred

Fred Van.H. a écrit:Louis, j'ai pris quelques minutes au boulot pour faire un joli petit support profilé pour un axe d'hélice. J'espère avoir le temps de faire des premiers essais ce week end  

yomgui a écrit:T'as pas une balle de golf ?? 

Je viens de retrouver quelque chose qui devrait être une balle de golf. Diamètre 43mm. Pesante, dure, constellée de petits cratères, comme des marques de petite vérole  Par contre il me semblait que les creux des balles de golf étaient moins nombreux et plus profonds. Cela dit, si c'en est une, le Cx doit être équivalent, j'ai cru comprendre que ces balles étaient très normalisées.

Je vais y faire un petit trou pour la fixer sur une corde à piano.

Fred

Fred
Super ! Une p'tite photo ?
Pour moi le point à puissance nulle (couple nul) est une bonne "référence" pour une hélice donnée
(rapportée à J = V/nD .. c'est bien)
Louis

RhAAAaaAAAalalaaaaa  
la photo est dans le bon sens dans le fichier, à l'envers ici


Et allez donc

Enfin...

C'est un ancien petit réducteur pour format 400. Il a un roulement à l'avant, un palier à l'arrière.
C'est super libre

Ici avec une  12x6". J'espère que les pales ne passent pas trop près du mât ( 30mm au plus près. Si vous trouvez que ça risque de donner trop d'interférences, je modifie) . J'ai une 12x8 aussi neuve, pour comparer.
Il faut que je remette un compte tours en état (mes deux compte-tours ont été modifiés pour être embarqués).

A+

Fred

Petit essai vite fait :

La traînée de l'hélice 12x6" libre en rotation est de 95g environ.
La traînée est tout d'abord faible, puis très importante, puis diminue jusqu'au moment ou l'hélice a pris son régime.

Bloquée en rotation perpendiculairement au support, pour ne pas masquer celui-ci dont la traînée est décomptée :  48g

Vitesse du flux : 42km/h dans les deux cas . Température 14°
Mais bon, il faudrait vraiment que j'étalonne mes instruments, pour l'instant c'est à prendre avec beauuuuucoup de précautions

C'est pas grave, je sens que je vais m'éclater, avec cette machine! Plein d'expériences amusantes à faire

Cool !

ça traîne plus libre que bloqué, on en avait déjà parlé sur un autre forum, c'est le cas pour les faibles pas/diamètre, c'est l'inverse pour les grands P/D.

En tout cas, à 42 km/h, ça fait déjà un bon aérofrein !

Je pense que c'est bien pire que ça :
L'hélice est bien libre de prendre le maximum de régime, mais elle prend ses tours avec un net temps de retard par rapport à l'accélération de l'air dans la veine. Le temps qu'elle comble ce retard, la traînée est au moins 50% plus forte qu'à plein régime ( à la louche, mais je regarderai plus précisément). Moralité, avec un moteur pour la freiner et pas de frein pour l'arrèter, c'est vraiment un bon aérofrein !

J'aimerais trouver le moyen de vérifier ce que donnent mes mesures.
J'ai trouvé plusieurs formules, tenant compte ou pas de la masse volumique de l'air. Ais-je besoin de ça?
J'en ai trouvé une très simple : Cx=R/S.V² Ca te semble adapté?
Je voudrais essayer deux plaques carrées ou circulaires de différentes surfaces et les essayer à différentes vitesses. Qu'en penses tu?

La masse volumique de l'air, ou densité de l'air, vient jouer comme un facteur, donc ça joue sur la précision du style : est-ce que rho est plus à 1,2 ou 1,22, etc... de l'ordre de quelques pourcents. 

Sinon, tu va sur météociel.fr, pour ta commune ça peut te donner une idée de la pression chez toi. Après, avec la température de l'air tu peux calculer la densité de l'air.

Sinon, pour le coefficient de traînée, le Cx, la formule générale c'est :

Fx = 0,5 * rho * Cx * S * V²   (Fx en N ; rho en kg/m3 ; S en m² ; V en m/s).

d'où :

Cx = Fx / (0,5 * rho * S * V²)


La surface S est arbitraire. Dans le cas d'un avion par exemple, on prend volontiers la surface alaire. Pour les formes plus ou moins profilées, comme une sphère, on prend plus volontiers la surface frontale il me semble.

Pour calibrer un peu ta soufflerie, tu pourrais prendre des formes dont ont a le coefficient de traînée à différents Reynolds. Celui de la sphère est bien connu, même celui de la balle de golf comme celle que tu as.

J'ai trouvé ça :

http://www.icab.fr/wiki/index.php?title=Densit%C3%A9_de_l'air

yomgui a écrit:
Cx = Fx / (0,5 * rho * S * V²)

Ok, ça à l'air cohérent avec les exemples que j'ai calculés ( les math et moi, même très simples...  ).

Il me reste un truc qui en sûrement simple pour toi, mais pour moi...
... comment tu traduis ça en Watts? Je veux dire : comment tu passes de grammes de traînée ou de newtons, en Watts? Ce n'est pas une simple conversion, il faut faire intervenir le temps, je crois

Pour la puissance, faut multiplier la force par la vitesse.

Donc ici, puissance = traînée * vitesse air

On peut traduire la relation comme la puissance étant la capacité à fournir telle force à telle vitesse.

Bonjour
C'est intéressant d'évaluer la trainée en g (en enlevant la trainée du support) de l'hélice
au fur et à mesure que les rpm (partant de zéro, hélice bloquée par une tige .. ) augmentent vers les rpm "à vitesse stabilisée"
et de comparer à un disque "plein" de même diamètre
Louis

Ah oui, c'est vrai

Par contre, il faudrait que je fasse ça avec une hélice plus petite : la section de la veine est de 33x33cm, l'hélice est une 305mm, il ne reste pas grand chose autour.
Je compte de toute façon essayer des plaques planes pour avoir une base. Comparer ce que je trouve avec du connu. La balle de golf est très petite, pour ça. Je trouve environ 3g de traînée à 42km/h, ce qui fait, si je ne me suis pas gouré, un Cx de 0.25. Mais 3g, comparé aux errements de ma balance et du bastringue qu'il y a autour...

Salut,

avec la balle de golf tu as Cx = 0,25 et des Reynolds (rapportés au diamètre) à 34000.

D'après ça, tu devrais être autour de Cx = 0,5 :



Mais bon, effectivement, 3 g dans une grosse machine comme ça c'est un peu léger...

C'est un peu comme quand j'essayais de mesurer la traînée d'une antenne... c'était plus de la divination que de la science...

Un ballon de hand ?

Faut trouver un autre objet bien connu.

Un disque ? Cx = 1 environ :

yomgui a écrit:Pour la puissance, faut multiplier la force par la vitesse.

Donc ici, puissance = traînée * vitesse air

On peut traduire la relation comme la puissance étant la capacité à fournir telle force à telle vitesse.

C'est des N et des m/s, je présume?

Merci

C'est ça.

Je viens d'essayer avec un compact disc ( un bon film, hein, pas n'importe quoi  ) diamètre 120mm, trou central bouché.

41km/h ( ça freine un peu le flux)

125g de traînée

S je n'ai pas merdé, Cx 1.36


Il faudrait que j'essaie aussi à 30km/h, pour voir. et avec différents diamètres.

Sinon, si je compte que 125g de traînée font 1.226N et que V=11.14m/s, ça fait 13W? ça fait peu, non?
il ne faudrait pas mettre V au carré, des fois? Mais là ça fait 152W, un peu beaucoup, peut être...

Bonjour
Je parie que ton CD-DVD était le film " l'aile lisse ou la cuisse " de Claude Zidi .. tres rigolo
Louis (de Fun este)

Raté : c'est Jeanne d'Arc de Besson. Banni du salon car jugé trop violent pour être vu en famille, il se cherchait un usage à l'atelier

Louis je n'oublie pas ta requète, mais comme tu vois j'avance pas à pas.

Fred

Fred
Non c'est bien 13.6 W (newton x m/s)
Ca fait un "Power disk loading" de 1.2 kW/m2 (si mes calculs sont bons)
Le concept "Disk loading" est important
soit kW/m2, soit kgf/m2
Voir aussi (via Google) la "limite de Betz" (éolienne)
Tout dépend de la vitesse du vent
L'hélice est la base d'une éolienne.
C'est ce que tu fais dans ta soufflerie (sans alternateur .. d'abord)
Louis "la soufflante" (et pas Louis la brocante, ni la tocante .. la septante passée .. pas encore l'octante)