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coefficient de traînée

  1. #1
    catou21

    coefficient de traînée

    Bonjours,

    Je recherche un abaque ou des formule me permettant de calculer le coefficient a partir d'une géométrie.
    Dans mon projet j'ai commencer avec une surface plane (Cx=1) est maintenant je possèdent une verrine bombée j'aimerai savoir comment déterminer le Cx qui si rapporte.
    J'ai la vitesse (vent) la surface (vue dans le sens d'aplication du vent donc surface bombé = surface plane )
    Mais la force de traîné découle de la formule 0.5*Ro(air)*V²*S

    Donc voila la forme de la verrine est bombée avec une collerette pour le maintien.

    Merci a tous

    -----


  2. Publicité
  3. #2
    Echafaudeur

    Re : coef de trainé

    Le coefficient de traînée se calcule selon les règles NV 65 modifiées 99.
    Pour cela il faut connaitre la région du site (il y en a 5 en France) , les dimensions et la forme de sa surface, sa situation par rapport au sol , etc.. afin de déterminer les différents coefficients à appliquer à la pression dynamique de base ( vitesse du vent en m/s au carré ,divisé par 1.63 = pression en N/m²) sur son maître-couple ( projection horizontale de sa surface)
    Il n'y a pas de formule type pour calculer le pression réelle du vent sur une surface quelconque, chaque cas est différent.

  4. #3
    catou21

    Re : coef de trainé

    Salut, et merci de me répondre.

    Je ne remet pas en cause ce que tu vien de dire car je ne m'y connai pas assez.
    Mais en faite tu dis que ce que j'ai ecri au dessus est faux??
    Je ne sais pas trop j'ai exposé dans d'autre rubric mon probleme il m'on dis que mon calcul était bon donc je sais pas trop quoi faire.

    Si mon calcul précédent est bon ce que j'aimerai c'est trouver une méthode pour déterminer le Cx en fonction de la surface bombé ; pointu ect...
    Des fois on parle de demie sphère moi sa s'y rapporte sauf que sa serrai plutot 1/20 de sphère (en faite je sais pas trop mais sa s'y rapporte le plus)
    Mais j'ai ma collerette qui tape l'incruste.

    Donc voila reexpose mon probleme
    Désolé echafaudeur si je n'est pas compris tous ce que tu voulais me dire.

    Merci pour vos réponse.

  5. #4
    gimini

    Re : coef de trainé

    Bonjour,

    En fait, à ma connaissance, il n'existe pas de formule donnant le coefficient de trainée directement (à part des formules approchées pour des géométries simples type plaque plane, etc.)

    Le Cx (ou Ca) depend tres fortement de la geométrie. Quand je dois determiner un coeff de trainée pour un corps simple (coiffe, jupe, cylindre, etc...) je prends des abaques (que j'ai dans mes cours). Si je dois determiner les coefficients de trainée d'un corps compliqué (type fusée empennée par exemple), je sors un code de calcul (FLUENT par exemple).

    A quoi ressemble exactement ta géométrie? (cône emoussé, demi-sphere...). A quoi sert ton calcul? A quel Mach tu te situe? Si il s'agit d'un avant projet, on peut toujours sortir une formule approchée. Dans le cas contraire, un modéle te donnera certainement de trés bon resultat, surtout si tu as l'effet d'une colerette à prendre en compte. Le tout est de savoir à quelle "precison" tu veux faire tes calculs et à quoi ils te servent.

    Voilà, j'espere que je t'ai un peu aidé. Bon courage pour la suite.

  6. #5
    mécano41

    Re : coef de trainé

    Bonjour,

    Regarde là (posts #3, #7 et #8 en particulier)

    Force(s) de frottement

    Cordialement

  7. #6
    catou21

    Re : coef de trainé

    Merci mecano de ta visite.
    Merci a toi aussi gimini.

    Gimini mon etude porte pour la conception d'un projecteur prou hélicoptere.

    je joint une petite image 3d avec un plan simple de la surface s'opposant à l'air.

    Sinon mecano j'ai regarder ton tableau tu me conseille quoi d'après mes image je penser a l'hémisphère convexe.
    Pour le nombre de reynolds j'ai:
    Re= [Ro(air)*V(vitesse du fluide)*D(diametre de la surface maitre couple)]/Viscosité de l'air
    Re=[1.293*72.3*0.065]/1.8.10(-5)=337580.75 soit >3.10(5)

    Mais je ne suis pas sur de la formule Re n'y si le D est bien celui de la surface maitre couple Et pour finir la collerette n'est pas prise en compte.

    Merci, pour vos réponse.
    Fichiers attachés Fichiers attachés

  8. #7
    mécano41

    Re : coef de trainé

    Bonjour,

    Ce n'est qu'un avis mais je considérerais un disque plan qui semble le plus proche de la réalité (la portion de sphère, telle que représentée, influera peu). Cela donnera une traînée très légèrement supérieure.

    Cordialement

  9. #8
    catou21

    Re : coef de trainé

    Merci,

    c'est ce que je pensez aussi mais je voullais l'entendre par quelqu'un.
    Ceux-ci enmene Cela comment doi-je former ma verrine pour qu'il y est un reel changement?
    Je ne suis pas spécialement bridé pour la forme de ma verrine les deux cote nous donnant le diamètre elle sont fixe mais mon R peut augmenter ou diminuer ce qui bombera plus ou moin la verrine.
    Elle est comme cela car elle est au plus pres de l'optique.
    Bien sur le changement ne doit pas etre exageré.

    Sinon entre paranthese tu pourrais me dire si mon raisonnement sur Re est juste ou faux.

    Merci pour toutes vos réponse

  10. #9
    gimini

    Re : coef de trainé

    Je comprends beaucoup mieux le probléme...

    En ce qui concerne le calcul du nombre de Reynolds, je prendrais D=129 mm qui correspond au diamètre de ta colerette. Cela me donne (avec tes valeurs de masse volumique, vitesse et viscosité) Re~6,7.10(5).
    De toute facon on est dans cet ordre de grandeur...

    En ce qui concerne le calcul du coef. de trainée. D'abord, je suppose que tu es à incidence nulle (fais attention, l'incidence a une trés forte influence sur la valeur du Cx).
    Compte tenu de tes valeurs de vitesse et de masse volumique, il semble que tu te sois placé dans le cas "pire" de ton domaine de vol.

    Ensuite, il faut voir la phase de projet dans laquelle tu es. Tu sembles être à de trés faibles Mach (je ne connais pas la temperature) donc tu peux commencer par dire que tu es en incompressible (si Mach<0,3 il me semble). Si tu es en avant projet, c'est à dire que tu souhaites juste avoir un ordre de grandeur raisonable de la valeur du Cx, tu peux, je pense, utiliser le tableau et negliger la colerette.
    Mais attention, la trainée est liée à trois paramétres:
    - les reparrttions de pression autour de ton profil (donné dans le tableau)
    - la viscosité (negligeable dans un premier temps)
    - les effets de culot. Et là ça coince un peu. En effet, ce terme est souvent trés important, donc pas negligeable. Il existe des formule approchées donnant la trainée de culot d'un cylindre qui, dans un premier temps te suffira.

    Dans le cas contraire, c'est à dire, par exemple dimensionnement mécanique du projecteur, où tu as besoin de connaitre les efforts un peu mieux, il te reste plus qu'à faire un modéle. Tu pourras ainsi determiner avec precision la trainée (en prenant en compte les effets de culot).
    Si tu veux juste les effets de la partie avant du phare, tu peux faire du 2D car tu as un axe de symétrie. C'est pas trés long, et si tu veux juste un resultat (pour V=72.3 m/s), je peux te le faire ce soir si tu veux (ça nous donnera toujours un ordre de grandeur). Si tu veux la trainée de tout ton système (tige de fixation, etc...) tu vas devoir te taper du 3D... et là c'est beaucoup plus long.

  11. #10
    catou21

    Re : coef de trainé

    Desoler pour le calcul de reynold je me suis planter tu as le meme resulta que moi.

    Deja tu as deviné je me suis mis dans le cas le pire.
    Je tient a te préciser que j'ai tres tres peut de notion sur le sujet moi je fait de la conception et je travaille dans une boite aéro qui n'est pas spécialiser sur la mécanque. De plus le projet que je mene s'arretera surement a la parti mécanique.
    Pour la vitesse mon cahier des charges m'impose une sortie à 270Km/h à -35/+70°C

    Tu me parle de différentes phase aurrait tu plus de détaille un lien pour un cours ou autre sur le sujet.
    Quesque tu entend par incompressible???
    Pourrait tu me donner plus de détail sur les trois paramètre?? (je recherche aussi de mon cotés bien sur)

    Nota:Le Cx me permet ensuite de trouver la force de trainé puis le couple au niveau de la rotation.

    Sinon j'ai pas tous piger à ce que tu voulais faire a la fin. Tu veu utiliser un logiciel pour calculer la traine ou les efforts appliquer sur le phare.
    Je veu bien si sa ne te derange pas bien-sur. Tu peut me dire qu'elle outils tu utilise?

    Merci vraiment pour tous je suis novice dans ce genre de chose et votre patience est tres agréable.De plus j'aprend enormement de chose sa me servira peut etre pour mon ecole l'annee prochaine.

  12. #11
    gimini

    Re : coef de trainé

    ALors, je vais commencé par me presenter, comme ça on pourra remettre les choses dans leur contexte.
    Je suis en fin d'étude d'une école d'ingenieur. J'ai fais, dans ce cadre pas mal d'aero, notament pour le projet PERSEUS du CNES. Pour resumer, le but etait de calculer les abaques des coefs. aero d'un lanceur. Les abaques ont été calculées à l'aide d'un logiciel (GAMBIT pour la géométrie + maillage et FLUENT pour le code de calcul). C'est de ces logiciels dont je te parlais.

    Actuellement je suis en stage (pour 6 mois) et je fais de la conception mécanique dans une entreprise francaise qui fabrique des satellites. Je fais donc de l'analyse méca et de la recherche de concept.
    Il semble que toi aussi tu sois en stage.

    Je connais donc un peu les deux aspects du probleme.

    1) Quand je parle de phase du projet, il s'agit en fait de la "maturité" de celui-ci. Par exemple, moi quand je recherche un concept pour un mecanisme, je commence par rechercher ce qui a été fait (etude biblio) pour ne pas tomber sous le coup de brevets existants par exemple. Ensuite, je dessine ce qui me passe par la tête. Si ça me parait viable, je passe à l'étude de faisabilité, c'est à dire que j'ecris quelques équations simples (PFD, quelques calculs de contraintes, de masse, etc.) pour voir si je rentre dans le cahier des charges. Ca me permet aussi de faire un "pre-dimensionnement". Si c'est satisfaisant, j'approfondis mes calculs (par exemple en "resserant" mes hypothese, prise en compte des marges, etc.). Ensuite je fais un petit modele (patran-nastran par exemple pour les analyses mecaniques).
    Si cela est coherent, on peut fabriquer un proto et faire la serie de test adequat, etc....
    Il semble que tu sois deja à une phase avancée du projet, tes resultats doivent donc être relativement proches de la réalité.

    2) un fluide incompressible est un fluide pour laquelle nous considerons que rho (masse volumique) est constante. Cela permet de simplifier les equations. Seulement, cette approximation n'est vrie qu'à basses vitesses (Mach<0,3).

    3) COmme je te disais, la trainée totale peut être divisée en 3 parties:
    - la trainée de pression qui est liée à la différence de repartition des pressions autour du profil (notion de coef. de pression). Difficile à expliquer à l'ecrit mais pour faire simple, la vitesse du fluide est modifiée par la presence de l'objet. Cette variation de vitesse entraine des variations de pression et donc engendre de la trainée.
    - la trainée de viscosité. Ben c'est tout simplement le frottement de l'air (elle est donc nulle en gaz ideal parfait); Sa valeur est en gené&ral trés inférieure à celle de la trainée de pression, c'est pour cela que nous la négligeons souvent. En plus, il s'agit de frottement fluide donc proportionnel (si on peut dire...) à la vitesse. Cela nous concerne donc peu.
    - Les effets de culot sont, en gros, les tourbillons qui se forment à l'arriére de l'objet (tu as deja du en voir derriere des voitures ou des vaions par exemple). Pour les prendre en compte, on a des modeles de turbulence (k-epsilon entre autre). Cela est une part trés importante de la trainée. Il existe des formules approchée pour la calculer pour des corps de reference type cylindre par exemple. La prise en compte de ces effets, même avec un calcul numerique est toujours delicat.

    4) Tu veux calculer le couple sur le bras de maintien si je comprends bien. Tu fais donc de la mécanique et tout ce qu'il te faut c'est le moment flechissant sur le bras. Pour cela effectivement, il te faut la force aero.

    5) Ce que je te propose donc, c'est de m'envoyer ttes les infos suivantes:
    - altitude (pression en fait)
    - temperature
    - masse volumique de l'air
    - vitesse du vent
    incidence
    - geométrie (je l'ai deja)
    Pour tous les cas que tu dois traiter. (J'espere que tu en a pas trop).
    Là dessus moi je te fais un calcul numerique qui vas te donner la force exercée par l'air sur la face avant du phare. Tu pourras ensuite faire tes calculs.

  13. #12
    catou21

    Re : coef de trainé

    Merci j'ai bien pris notes de tes remarques c'est tres instructif.

    Moi pour calculer mon couple de départ je suis parti pour trouver la force de trainé que j'ai multiplié par le bras de levier.

    F=0.5*Ro*V²*S*Cx

    J'avais pris 1 puis je vien de refaire mes calcul avec l'abaque de mecano donc j'ai prit 1.12 (plaque circulaire)
    Cx le plus contraignant.
    Avec une position face au vent.

    Je n'ai pas de valeur d'altitude donc pas de pression
    Et pour la valeur de Ro elle change partout ou je me renseigne mais je me suis arreté sur un Ro de 1.293
    Pour la température je dirais les extrème -35°C et +55°C

    Donc pour les différents cas je dira maxi et mini de la tempérture et pour l'altitude si tu connais l'altitude moyenne de vol pour un hélico prend celle la désoler du manque d'information.
    Vitesse=72.24 m/s

    Voila j'espere que tu as tous merci bcp.Dis moi si sa manque encor.
    Merci

  14. #13
    catou21

    Re : coef de trainé

    Excuse moi j'aimerai que tu regarde pour differents R de la verrine.garde le 117 et le 129
    Bien sur tu baisse le rayon afin de bomber la verrine

    Merci vraiment bcp.

  15. #14
    gimini

    Re : coef de trainé

    Voilà ce que je te propose,
    On va se placer à la vitesse maximale (72.24 m/s) au raz du sol, c'est le plus contraignant pour nous car c'est là où la pression est maximale (donc la trainée aussi). On va prendre rho = 1.225 kg/m3. Cela correspond à l'atmosphere standard. Nous ferons le calcul à incidence nulle (le fluide arrive perpendiculire à la surface du phare).
    Je ferais les calculs pour les deux temperatures.

    Voici les hypotheses que je prendrai:
    - gaz visqueux (viscosité selon le modele de Sutherland)
    - modele de turbulence de type k-epsilon
    - gaz compressible. Même si les variations sont minimes, on aura tjrs quelque chose de plus précis que dans le acs incompressible.
    - maillage 3D de type tetrahedrique donc non structuré.

    Je te ferais de toute facon un petit rapport qui explique pourquoi j'ai pris ces hypotheses et comment j'ai fais mon calcul. Par contre, il faudra qu'on trouve un moyen de se joindre de particulier à particulier, ca sera plus facile.

    Je pense que ce que t'ai raconté plus haut ressemble à du chinois mais ne t'inquiéte pas, c'est super simple si tu sais ce qu'est un maillage. Dans le cas contraire, je t'expliquerai plus en detail.

    Tu auras tes resultats de Cx demain matin. Les explications dans la journée.

    A demain donc.

  16. #15
    gimini

    Re : coef de trainé

    Je ne comprends pas le "garde le 117 et le 129".
    Sur mon schema j'ai trois diamètres: 129 (diamètre de la colerette)
    100.6 (diamètre du phare) et 131.5 qui est le rayon de courbure.

    Tu veux que je fasse deux géométries avec un rayon de colerette de 129 et une autre avec un ryon de colerette de 117?

    Mon adresse perso: romainamalberti@hotmail.fr

  17. #16
    catou21

    Re : coef de trainé

    Desoler j'avais d'autre chiffres en tête en faite ct garde le 129 et le 100.6
    Et modifie le R131.5
    Voila désoler merci pour l'adresse je serrai chez moi qu'a partir de demain je te contacterai. Mais la journee au boulot je peut continuer a te parler par le forum.

    C Bon tu as tout??

    Encor Merci

  18. #17
    gimini

    Re : coef de trainé

    Ben je le change pour quelle valeur?

  19. #18
    catou21

    Re : coef de trainé

    Je vien de regarder il me faudrai différente valeur sa te va R51;60;80;100;131.5 si c trop enleve le 51 et le 100

    Voili voilou.

    A oui garde t travaux de cotés je te demanderai peut etre des image et d'autre truc

    Merci

  20. #19
    gimini

    Re : coef de trainé

    Salut, pour le R131 je trouve un Cx de 0,335 tu peux prendre 0.34 car de tte facon on a pas une precision de 10(-3) sur les coefs.
    C'est pour une temperature de -35°c car c'est le cas le plus contraignant (le nombre de Mach est le plus elevé).

    Pour les autres geometries, je m'occupe de ca... De tte facon il ne devrait pas y avoir de gros ecarts (je pense)

  21. #20
    Tifoc

    Re : coefficient de traînée

    Bonjour,

    Je voudrais juste mettre mon grain de sel... si je suis à coté de la plaque, promis je sors
    N'êtes vous pas en train d'empapaouter les mouches ? Ne rechercheriez vous pas le couple pour faire ensuite un calcul de résistance de structure ? Auquel cas vu les coeff de sécurité que vous allez mettre à la fin, vous assimilez votre projecteur à un disque et basta ! Parce que les écarts que vous allez obtenir en affinant (qui plus est sans certitudes) votre modèle vont se faire bouffer par ces coeff de secu...

    Cordialement,

  22. #21
    gimini

    Re : coefficient de traînée

    Bonjour,

    Oui c'est vrai.
    Sauf qu'il nous fallait un bon ordre de grandeur du coef. Avec un plaque plane circulaire il trouve 1,12. Avec mon modele, je trouve 0,34.
    Il trouve donc une force 3 fois plus importante que la mienne (d'où des erreurs importantes sur le couple).

    Maintenant que nous avons l'ordre de grandeur du coef, il peut calculer son couple et prendre ses marges de sécurité.
    Il est vrai que le fait d'essayer plusieurs géométries, si les marges sont trop importantes, ne sert à rien (pour le calcul du couple...) car la difference de Cx sera relativement faible.

    Voilà le raisonement que j'ai eu. Il est certainement pas trés futé mais comme j'ai fait pas mal de calculs numeriques en aero, je sors assez facilement l'artillerie lourde. Bien entendu ça ne veut pas dire que je ne reflechis pas derriere (par exemple mon 0,34 est bien plus coherent que le 1,12 à Mach 0,23) mais cela permet de prendre de suite en compte beaucoup de choses (viscosité, turbulence, couches limite, cone de Mach, etc.)

    Voilà, tu peux donc rester et bien sûr, tes remarques sont les biens venues!!!!

  23. #22
    catou21

    Re : coefficient de traînée

    Salut a toi tifoc

    Alors en faite moi je suis parti au début avec un Cx de 1 puis j'ai refait mes calcul avec celui de la plaque cylindrique pour trouver mon couple(env 8.2N.m mais je me suis basé sur 10N.m).
    Celui-ci ma permit de calculer mes engrenage pour un réducteur de moteur et dernièrement la résistance du support de l'optique au niveau de sa liaison.
    Pour les calcul du réducteur c bon et pour la résistance normalement sa passe (lol on à pas encore validé mes calculs).
    Et maintenant j'aurais voulu obtenir une valeur plus proche de la réalité.
    D'ailleurs cette valeur de 0.35 comparé à celle de de 1.12 me permet de mettre un coefficient de sécurité de 4
    Car mon couple est maintenant de 2.51 d'ailleurs

    Donc voila j'espère que j'ai répondu a ta question sans dire de conneries. Mais si je me trompe dit le moi

  24. #23
    catou21

    Re : coefficient de traînée

    Lol j'avais pas vu tn message.
    Au faite gamini tu as fait sa chez toi??

  25. #24
    gimini

    Re : coefficient de traînée

    Gimini

    oui, j'ai fait ça chez moi, tout seul en solitaire alors qu'il y avait la fête du cinema... (en fait j'avais deja tout vu!!!)

    Mais ne t'inquiétes pas, ça m'amuse pis si ça peut aider...

  26. #25
    catou21

    Re : coefficient de traînée

    Je te remercie bcp.

    Tu sais si je peut fair ele meme calcul avec catia V5??
    Tu as garder tes travaux??
    Vous savez combien de temp en moyenne les sous-traitant réponde pour des demande de devis sachant que c du gros plus de 10 pièce dons 3 avec moule.
    Car tous ce qui me manque pour ma partie projet c l'aspect financier.

    Dsl pour le HS.

    Merci encore et n'hésitait pas à envoyer des remarques.

  27. #26
    gimini

    Re : coefficient de traînée

    De rien,

    CATIA V5 pourservir à faire la géométrie lorsque celle-ci est complexe ou necessite un parametrage. Par contre CATIA ne resoud pas les equations de N-S. Tu ne peux donc pas l'utiliser pour faire un calcul aero.

    Pour la sous-traitance, je ne sais pas. Vois ça avec le service de ta boite qui traite avec eux (ou un inge production par exemple). Je n'en ai aucune idée. Moi je bosse dans une tres grosse boite. Les sous-traitants sont donc assez reactifs...

  28. #27
    gimini

    Re : coefficient de traînée

    ATTENTION, j'ai commis une erreur!!!!!!!!!

    Aprés vérification de mes resultats (il me semblait etrange qu'on est une si grande difference entre la plaque circulaire et le modele), j'ai fait une erreur sur la Sref, j'ai pris S=PI.d² au lieu de S=PI.d²/4.
    Je trouve donc un Cx 4 fois plus important (tien donc, on le connaissait deja ce 4, c'etait comme par hasard ta marge de securité) et donc on a Cx=1,34.

    Voilà, c'est tout à fait plus coherent, on a juste 16% de difference entre les deux.

  29. #28
    catou21

    Re : coefficient de traînée

    HHHHHHHAAAAAAAAAAAAAAAAA!!!!!! !!!!!!!!!! Les boules!!!

    Sa me pose problème ce que tu me dis.lol
    Sa te dérangerai de regarder pour les autre Rayons.
    Et egalement pourrait tu me dire comment améliorer sa. Changer la collerette ou autre chose.

    J'ai de la marge si le Cx n'est pa amélioré mais vraiment pas énorme donc si je peut l'améliorer sa m'arangerai

  30. #29
    gimini

    Re : coefficient de traînée

    Voilà, ton rapport avec les principales explications est pret.
    Faudrait que tu me dise où je peux te l'envoyer.

  31. #30
    catou21

    Re : coefficient de traînée

    voila mon adresse.

    Merci pour tous catoufr@hotmail.com

    Une autre question pour des coussinet on me conseille de mettre un arbre en acier traité 50hrc (si je leur met sa plus un Ra sa leur suffit au sous-traitant vous croyez ou je doit chercher un désignation exacte d'un acier)

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