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calcul de vitesse de flux d'air avec masse



  1. #1
    sansfoiniloi

    calcul de vitesse de flux d'air avec masse


    ------

    bonjour,
    je cherche à déterminer la vitesse d'une convection forcée pour pas cher dans un espace très restreint (une fente de 5mm entre deux plaques de verre)
    il y a qq temps j'avais lu sur un forum un post concernant l'utilisation d'une balle de ping-pong pour déterminer la vitesse du flux d'air d'un ventilateur mais je n'arrive plus à le retrouver...

    Ce système me parait fort ingénieux et je voudrais l'utiliser pour mon problème:
    en accrochant une bille de masse M à une ficelle de longueur L et en comparant les positions de la bille sans et avec convection je pense pouvoir déterminer la vitesse.

    question aux futuriens: cela vous semble-t-il réalisable?
    merci

    -----

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  3. #2
    sansfoiniloi

    Re : calcul de vitesse de flux d'air avec masse

    bon j'ai réfléchi je me up tout seul...

    en considérant que la bille se déplace vers le haut uniquement sur l'axe de "z" lors que la convection est enclenchée il serait possible de définir une Ep de pesanteur entre la bille à l'état initial (sans convection) et final (avec)... donc qqch exprimé en Joules

    Après je pose que cette énergie correspond au travail de la force de pression fois la distance parcourue par la bille... toujours en Joules...

    J'obtiendrais une valeur de la pression qui pousse la bille vers le haut et en divisant par la surface en contact (demi-sphère) j'aurai la force.
    Mais mon soucis reste le même... comment puis-je relier cette force à des valeurs de vitesse/viscosité/densité?

    le flou artistique...
    ça fait longtemps que j'ai plus fait de physique

  4. #3
    mc222

    Re : calcul de vitesse de flux d'air avec masse

    Salut, ca me fait rigoler, c'était moi qui avais fait cette expérience, haha ya un an à peu près.

    Bon je te donne l'essentiel:

    La balle de ping pong est soumie à trois forces :

    Son poids P ( )
    Et sa trainée aérodynamique T ( )

    La résistance sur fil R qui est l'opposée de la résultante des deux premières.

    [IMG][/IMG]

    la tangente de l'angle theta c'est opposé sur adjacent...

    reste qu'à isoler v !

  5. #4
    mc222

    Re : calcul de vitesse de flux d'air avec masse

    ha oui, dans la formule de la trainée:

    v : vitesse relative du fluide
    S : surface projeté de la balle : pi d²/d
    rho : masse volumique de l'air
    cx : coeffcicent de trainée de la balle (de l'odre de 0.45)

    Je te conseillerais de mesurer exprimentalement ce cx, si tu as un moyen d'envoyer de l'air à une vitesse connue, de l'odre de la vitesse que tu souhaite mesurer (faut pas un rapport 20 quoi), tu utilise cette formule et tu isole cx.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    sansfoiniloi

    Re : calcul de vitesse de flux d'air avec masse

    salut mc222,

    elle est bien pratique cette force en effet! Je me demande bien pourquoi elle est pas enseignée au lycée vu à quel point point elle est intuitive...

    Des infos sont bien sûr dispo sur Wikipedia et il y a 2/3 choses sympa sur ce doc:
    https://documents.epfl.ch/groups/l/l...hs03bsmall.pdf

    pour le calcul précis du Cx j'y réfléchirai... j'ai en effet une soufflette et un mini anémomètre au labo... :]

    sinon c marrant ton post sur la vitesse du ventilo je ne l'ai pas revu... pourtant j'ai écumé les forums!!

    merci beaucoup pour ta réponse efficace, simple et concise
    Dernière modification par sansfoiniloi ; 05/07/2010 à 18h14. Motif: moua y enapa savoir aicrir

  8. #6
    mc222

    Re : calcul de vitesse de flux d'air avec masse

    héhé, moi non plus je le retrouve pas, pourtant il était interressant c vrai.

    Ton diapo est sympa, il résume bien ce qui s'est fait en matière de modèle sur les frottement jusque là, pas mal.

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  10. #7
    sansfoiniloi

    Re : calcul de vitesse de flux d'air avec masse

    re-
    j'ai refait ton exemple et on obtient bien la vitesse du flux selon l'angle mesuré.

    mais dans le cas d'une masse se déplaçant uniquement sur la composante des (z), la hauteur n'intervient pas dans le bilan des forces...

    du coup j'en reviens à mon histoire d'énergie qui ne me parait pas cependant très clair:
    _si la boule monte du fait de la convection elle gagne une Ep de pesanteur de "mgh"
    _cette énergie a été fournie par le travail de la force de trainée, exprimé par:


    Cela est-il cohérent??
    merci

  11. #8
    sansfoiniloi

    Re : calcul de vitesse de flux d'air avec masse





    suis trop con... je vais intégrer un angle à mon montage et aller me cacher...

  12. #9
    mc222

    Re : calcul de vitesse de flux d'air avec masse

    salut, enfait tu imagine un montage ou on placerait une balle de ping pong au dessus d'un flux d'air ascendant ?

    Si c'est ça, si on ne tient pas compte que le flux se dissipe, la boule va accélérer jusqu'à la vitesse du flux sur une distance infinie.

  13. #10
    sansfoiniloi

    Re : calcul de vitesse de flux d'air avec masse

    exact.
    mais j'ai pas les yeux en face des trous aujourd'hui...
    le flux ne se dissipera pas vu que c'est le but du montage...
    je vais regarder du coté des anémomètres à fil chaud.

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