L'écoulement de l'air

Les trois formes d’écoulement d’air :

On distingue trois formes d'écoulement d'air différent : 

- L'écoulement laminaire : les couches de fluides sont les unes sur les autres sans échanges de particules entre elles. Les filets d'air suivent un mouvement rectiligne et sont parallèles.

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- L'écoulement turbulent : les filets d'air ne suivent plus une trajectoire rectiligne mais en forme de "vague", tous les filets suivent la même direction (ils sont « parallèles »).

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- L'écoulement tourbillonnaire : les particules d'air se mélangent et ne suivent ni une trajectoire rectiligne ni parallèle, cet écoulement signifie qu’il y a une dépression.

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Pour obtenir peu de résistance à l'air et ainsi augmenter l'aérodynamique, il faut que l'écoulement soit le plus laminaire possible.

 

L’écoulement de l’air sur différents objets :

- Ecoulement de l'air sur une plaque : l’écoulement est tout d’abord laminaire, lors de son arrivée sur l'objet, l'écoulement est turbulent, et derrière la plaque, il est tourbillonnaire. Il se crée donc une dépression derrière la plaque qui va la retenir vers l’arrière. C'est cette dépression que l'on qualifie de résistance à l'air.

http://pierre.garde.free.fr/Pages%20HTML/aerodynamique.htm

- Ecoulement de l'air sur une sphère: l'écoulement se fait plus facilement sur la surface de l'objet, mais il subsiste tout de même une légère dépression à l'arrière de la sphère.

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- Ecoulement de l'air sur un objet en forme biseautée : la résistance à l'air est encore plus faible que la sphère, c’est d’ailleurs très ressemblant au profil d’une aile d’avion.

  

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- Ecoulement de l'air sur une voiture : on voit que les filets d’air sont tout d’abord bien turbulents, puis on voit sur la photographie qu’il se forme une dépression à l’arrière du véhicule (les constructeurs automobiles essayent de limiter cette dépression, car elle est responsable de 20% des résistances à l’avancement à 90 km/h)

http://projeth2o.wikispaces.com/images-science/tunnel-hydrodynamique/aerodynamique-citroen-ds-automobile-tunnel-hydrodynamique.php

On constate alors que parmi ces quatres formes, la plus aérodynamique est celle biseautée. En effet, celle-ci se rapproche de la forme parfaite, la goutte d'eau.

Expérience n°1
Expérience n°2

Dans l'expérience n°1, on place la feuille cartonée de profil; dans la seconde, on place la feuille cartonée de face.
Dans l'expérience n°1, on constate que la voiture parcourt une grande distance : 120cm environ alors que dans l'expérience n°2, la voiture parcourt une petite distance : environ 50cm. Cela confirme les explications précédentes.