Effet Magnus, et Bernoulli

[triall]

Bonjour , tous les footballeurs, joueurs de tennis, de ping-pong , de golf connaissent l'effet Magnus qui donne une trajectoire circulaire à une balle en rotation .
Il s'agit d'une différence de pression entre le côté intérieur et extérieur(du virage) de la balle .La pression étant plus importante du côté extérieur , celui qui a une vitesse relative à l'air plus importante , à cause de sa rotation : la vitesse de rotation s'ajoute à la vitesse transversale ; alors qu'à l'intérieur de la balle, la vitesse de rotation se retranche .
Autrement dit le vent relatif, est plus important à l'extérieur du virage, et la pression y serait plus forte puisque la balle s'incurve .
Elle se comporte , en fait , comme une aile, avec une "portance" .
Si l'on regarde l'explication physique sur Wikipédia on trouve ceci :
"
Quand la vitesse d'un fluide (comme l'air) augmente, sa pression diminue, et réciproquement, comme l'indique l’équation de Bernoulli....
L'effet sera dissymétrique : d'un côté la balle entraîne l'air qui accélère. De ce côté la pression diminue. De l'autre côté la balle freine l'écoulement d'air et la pression augmente."

Il me semble que l'explication est un peu courte , on y parle de Bernoulli .
Ici même, j'ai eu une discussion intéressante , sur la pression à la surface d'une carlingue d'avion . Je croyais, que selon Bernoulli, plus la vitesse augmentait , plus la pression devenait faible sur la carlingue, mais on m'a convaincu que non, la pression statique sur la carlingue reste, effectivement constante , alors que celle ci diminue dans un tuyau .
J'ai compris que dans le tuyau, rétréci , par exemple, le fluide accélère , mais le débit reste identique, c'est pour cette raison que la pression diminue , tandis que sur une carlingue d'avion, quand sa vitesse augmente, le débit d'air augmente aussi évidemment , et la pression reste la même sur la surface de la carlingue parallèle au déplacement .
Ainsi, je ne crois pas que le théorème de Bernoulli puisse s'appliquer à cet effet Magnus , car la vitesse -air de la partie supérieure est plus importante, et ne devrait pas modifier la pression (voir la carlingue de l'avion)

Par contre, le fait que la balle entraine l'air , qui accélère du côté intérieur et doit le faire remonter doit effectivement donner une force vers l'intérieur , mais , il me semble, ce doit être du à ce que l'air remonte, le long de la balle et par réaction , celle ci "plonge" vers l'intérieur !
Le fait que la balle avance empêche l'air de faire le tour complet de la balle , et il me semble alors que l'effet Magnus est "simplement" un effet de réaction qui ressemble un peu à l'effet Coanda , non ?
en rouge la rotation de la balle qui avance vers la gauche; en bleu , l'air qui accélère et "remonte" , en vert une résultante vers l'intérieur : l'effet Magnus .
Merci pour vos réponses.
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[invite20ae9842]

Bonjour.
Là tu expliques la portance par la "voie Newtonienne", c'est très bien et c'est sans doute celle qui permet le mieux d'expliquer tous les aspects de la portance. Pourtant..... La "voie Bernouilli" ne peut être prise en défaut, tout simplement parce qu'elle est vraie aussi. Ton problème vient du fait que tu décris le mécanisme de diminution de la pression d'une manière trop simpliste.
Dans un venturi, si la pression statique diminue dans l'étranglement, c'est parce que une part de cette pression statique a été transformée en pression dynamique (donc en vitesse) et cela PARCE QU'IL N'Y A PAS D'APPORT D'ÉNERGIE SUPPLÉMENTAIRE. S'il n'y a pas d'apport d'énergie supplémentaire, il faut, pour accélérer le flux en respectant le principe de conservation de l'énergie, que ce soit la pression statique qui "paye".
Dans le cas d'un avion et de la pression sur son fuselage, il faut voir les choses comme ceci:
Au départ, l'avion est immobile et est soumis à la pression atmosphérique (on dira Pa), puis l'avion accélère et il y a donc apport d'énergie supplémentaire (donc ici contrairement au venturi), et c'est cet apport qui justifiera la pression dynamique qui sur certaine partie de l'avion va venir S'AJOUTER à la pression atmosphérique, elle même inchangée. Il est donc normal que les parois du fuselage ne ressentent aucune dépression (sauf à certains endroits, mais ne compliquons pas ).
Les choses sont par contre différentes au niveau des ailes. Pour simplifier le plus possible, on a sous l'intrados, la pression atmosphérique inchangée malgré la vitesse imposée par le moteur, et sur l'extrados, la pression atmosphérique, au départ toujours aussi inchangée par la vitesse imposée par le moteur, moins la partie de pression atmosphérique transformée en pression dynamique du fait du gain de vitesse du flux d'air qui est du à la forme et la position du prof, donc cette fois sans apport d'énergie.

Amicalement, Alain

Si je ne suis pas clair, tu le dis.

[sitalgo]

B'jour,

Ici même, j'ai eu une discussion intéressante , sur la pression à la surface d'une carlingue d'avion . Je croyais, que selon Bernoulli, plus la vitesse augmentait , plus la pression devenait faible sur la carlingue, mais on m'a convaincu que non, la pression statique sur la carlingue reste, effectivement constante , alors que celle ci diminue dans un tuyau .
J'ai compris que dans le tuyau, rétréci , par exemple, le fluide accélère , mais le débit reste identique, c'est pour cette raison que la pression diminue , tandis que sur une carlingue d'avion, quand sa vitesse augmente, le débit d'air augmente aussi évidemment , et la pression reste la même sur la surface de la carlingue parallèle au déplacement .

Je me rappelle. J'avais dit qu'on était pas dans le cas du venturi où l'énergie est constante mais qu'il y avait un apport d'énergie par l'avion.
Il ne faut pas comprendre que le débit augmente mais que la somme de l'énergie potentielle de pression et l'énergie cinétique n'est pas celle initiale, celle avant l'arrivée de l'avion.

Il me semble que l'explication est un peu courte , on y parle de Bernoulli .

On peut avoir sa façon de comprendre intuitivement Magnus avec les doigts, encore faut-il le mettre en équation, cela n'empêche pas que l'on puisse résoudre par Bernoulli. D'ailleurs les formules qu'on peut trouver utilisent Bernoulli.

Maintenant, c'est vrai qu'on a vite fait de dire c'est Bernoulli, c'est Coanda, ce n'est pas toujours vrai.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Les forces dues à l’effet Bernoulli sont à l’opposé de celles de l’effet Magnus.
Mais Bernoulli décrit la conservation de l’énergie. Il ne s’applique donc, qu’aux flux laminaires et aux fluides non visqueux.
C’est en raison des turbulences et de la viscosité que la balle tournante dévie le flux dans le sens de sa rotation et qui donne l’effet Magnus.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Amanuensis]

Le gros problème conceptuel que je vois à n'invoquer que Bernouilli est que cela revient à ne regarder que l'état du fluide. Or, dans le cas de l'effet Magnus, il est clair que l'interaction entre le fluide et la surface du solide doit être invoquée: car c'est la seule possibilité pour prendre en compte la rotation du solide dans le cas d'un cylindre ou d'une sphère, le fait que la résultante des interactions entre le fluide et le solide dépend de la rotation du solide, et pas seulement de sa forme.

Faut donc bien invoquer l'idée que l'air "colle" à la surface du solide, du moins dans un certain domaine de paramètres (et cela implique prendre en compte la viscosité du fluide). Et l'importance des parties "où ça colle" (régime laminaire près du solide) par rapports aux parties "où ça colle pas" (régime turbulent près du solide) est manifeste. Dans le cas de l'effet Magnus, une dissymétrie claire est entre les deux points de décollement en dessus et en dessous, et donc une dissymétrie de la zone de turbulence à l'arrière. D'une certaine manière cela suffit intuitivement pour expliquer la différence de direction des flux d'air laminaires à l'arrière, différence angulaire qui permet de comprendre une quantité de mouvement non horizontale, et donc, par conservation de la quantité de mouvement une "force" correspondante sur le solide, transmise par l'interaction entre le fluide et la surface.

Une fois cela pris en compte, cela implique, via le théorème de Bernouilli, certaines propriétés du flux d'air.

Le sujet est pas mal polémique, comme on peut le voir un peu partout dès qu'il est question de la portance. À mon sens, la polémique vient de divergence non pas sur la physique du phénomène, mais sur ce qu'est une "explication". Il y aurait d'ailleurs beaucoup à discuter sur cette notion, très subjective, d'explication en physique (en science en général) ; une question ressortissant plus à la psychologie qu'à la physique.

Perso, j'ai du mal à comprendre comment on peut se satisfaire du seul phénomène décrit par le théorème de Bernouilli comme "explication", en particulier parce que ce théorème suppose de négliger la viscosité. Le point n'est pas que l'effet Bernouilli ne soit pas en cause, il est juste qu'il paraît insuffisant comme "explication" et ne peut fournir qu'une vue incomplète de ce qui se passe.

Maintenant, ce critère de "complétude" n'est pas nécessairement partagé par tout le monde pour ce qui est une "explication".

[triall]

Bonjour, merci à tous pour vos réponses , toutes très intéressantes ,je les étudie avec attention, et je réfléchis un peu avec éventuellement une réponse ou demande de précision ,ultérieure
Ce que je voulais montrer , c'est ce que dit LPFR, l'effet Bernoulli serait ici ,à l'opposé de Magnus .
C'est vrai que j'essaie de chercher une explication "avec les mains" la plus simple , comme sur le dessin que j'ai fourni .
Pour ce qui est de la viscosité , les joueurs de golf ou de tennis le savent , l'effet Magnus sera d'autant plus important que la balle va accrocher à l'air (présence de poils sur les balles de tennis, des mini-bosses incrustés sur la balle de golf..).
Pour ce qui est de la portance d 'une aile, je rajouterais une incidence non nulle pour l'intrado ,(le pilote gère cette incidence) qui pousse l'air vers le bas, donnant une poussée (en réaction) vers le haut , et l'effet Coanda , que je ne comprends pas , mais qui inviterait aussi l'air de l'extrado, ce coup ci, à suivre le profil de l'aile , et pousse aussi l'air vers le bas . Ce sont 2 effets "Newtoniens" , mais je ne comprends pas bien les effets "Bernoulliens".
Ce serait ces effets newtoniens qui seraient à l'origine d'effet Bernoulli ou Venturi. ?
La portance d'une aile agit à basse vitesse, j'ai volé dans ma jeunesse sous des ailes delta , simple surface et double surface .Dès que l'on avance, même à 5-10 km/h la portance se fait sentir , l'extrado se gonfle, révélant une dépression sur cet extrado. Il me semble que l'effet Bernoullien est là, mais je ne le comprends pas trop.
De même, rouler dans une 2cv avec capote , on voit bien, de l'intérieur, cette dernière gonfler , révélant aussi une forte dépression sur l'extrado....

Pour Magnus, il me semble que "l'explication" que je donne avec le dessin est suffisante ; même s'il faudrait certainement la "creuser" encore.
Donnons, de même , un effet gauche droite à une balle qui avance sur le sol , sa trajectoire va s'incurver de la même manière, comprendre ce phénomène (ce qu'il se passe sur la zone de contact balle- sol) devrait permettre aussi de mieux appréhender l'effet Magnus.

[Amanuensis]

Je ne pense pas que ce soit une bonne piste de distinguer "effet newtonien" et "effet bernouillien". Il n'y a qu'un seul phénomène, un seul "effet", et deux manières de "l'expliquer". C'est plutôt, àmha, "explication newtonienne" et "explication bernouillienne".

Normalement, deux "explications" différentes d'un même phénomène doivent être complémentaires, et non antagonistes. (Et, toujours normalement, l'ensemble de deux explications doit permettre une synthèse qui est une "meilleure explication" que l'une ou l'autre ; dans le domaine de la portance, on peine à trouver une telle synthèse dans la littérature et/ou dans les discussions polémiques sur le sujet...)

[Amanuensis]

Pour Magnus, il me semble que "l'explication" que je donne avec le dessin est suffisante ;

Àmha faudrait compléter le dessin par les flux laminaires de l'autre côté: car si le flux supérieur était dévié vers le bas de manière symétrique, l'effet total serait nul.

Ensuite, indiquer les deux points de décollement et la zone de turbulence arrière entre les flux inférieurs et supérieurs.

Et enfin, montrer les flux incidents, à l'avant, et le point de séparation entre flux inférieur et flux supérieur. (Question au passage: est-il au milieu?)

[sitalgo]

Les forces dues à l’effet Bernoulli sont à l’opposé de celles de l’effet Magnus.

Pour moi c'est cohérent, Bernoulli et Magnus vont dans le même sens, addition à la vitesse de + ou - wr => pressions différentes à la surface du solide conformes à Magnus.

Le gros problème conceptuel que je vois à n'invoquer que Bernouilli est que cela revient à ne regarder que l'état du fluide. Or, dans le cas de l'effet Magnus, il est clair que l'interaction entre le fluide et la surface du solide doit être invoquée: car c'est la seule possibilité pour prendre en compte la rotation du solide dans le cas d'un cylindre ou d'une sphère, le fait que la résultante des interactions entre le fluide et le solide dépend de la rotation du solide, et pas seulement de sa forme.

Ce n'est pas "simplement" Bernoulli. Un document plus précis que d'habitude :
http://gilbert.gastebois.pagesperso-...mvt_magnus.htm

[invite20ae9842]

Bonjour.

Bonjour.
Les forces dues à l’effet Bernoulli sont à l’opposé de celles de l’effet Magnus.
Mais Bernoulli décrit la conservation de l’énergie. Il ne s’applique donc, qu’aux flux laminaires et aux fluides non visqueux.
C’est en raison des turbulences et de la viscosité que la balle tournante dévie le flux dans le sens de sa rotation et qui donne l’effet Magnus.
Au revoir.

Tout à fait, et en plus parce que l'on mesure la vitesse du flux par rapport à la surface de la balle ou du cylindre (qui sur le dessus, se déplace dans le même sens), et parce qu'ici, l'augmentation de la vitesse du flux est due à un apport d'énergie (venant de la rotation de la balle ou du cylindre..).

Amicalement, Alain

[triall]

Alors, il me semble qu'il y a un problème, qui vient peut -être de moi,(et du repère choisi) mais , et sur Wikipédia, et sur le lien donné par Sitalgo, http://gilbert.gastebois.pagesperso-...mvt_magnus.htm on donne, au final une vitesse de l'air plus grande côté intérieur (du virage) , dans le sens de la force Magnus que côté extérieur . Le repère étant la balle .
Or si l'on parle de vitesse apparente de la balle "il est clair" que c'est le contraire , le repère étant l'air , ce coup ci !.Sur le côté extérieur la vitesse d'avancement de la balle s'ajoute à la vitesse de rotation, et inversement côté intérieur .
J'appelle le côté intérieur , le côté qui va vers la force Magnus (centripète)
De toutes façons, je crois, dans les 2 cas que l'effet Bernoulli, connu avec un tuyau rétréci qui donne une diminution de la pression avec la vitesse à débit constant (ou énergie constante) ne s'applique pas ici !(Voir la carlingue de l'avion )
Pour le dessin, je vais essayer de faire mieux, il est vrai que je n'arrive pas à montrer clairement qu'au final l'air monte sur le dessin,(créant la portance) un peu de la même manière qu'il descend le long d'une aile.

[invite20ae9842]

Pour ce qui est de la portance d 'une aile, je rajouterais une incidence non nulle pour l'intrado ,(le pilote gère cette incidence) qui pousse l'air vers le bas, donnant une poussée (en réaction) vers le haut , et l'effet Coanda , que je ne comprends pas , mais qui inviterait aussi l'air de l'extrado, ce coup ci, à suivre le profil de l'aile , et pousse aussi l'air vers le bas .

Ben c'est une sorte «d'effet visqueux», comme lorsque tu laisses couler de l'eau sur ton bras, et que le filet d'eau en suit le contour jusqu'à parvenir en dessous plutôt que de tomber à la première occasion.

Ce sont 2 effets "Newtoniens" , mais je ne comprends pas bien les effets "Bernoulliens".
Ce serait ces effets newtoniens qui seraient à l'origine d'effet Bernoulli ou Venturi. ?

Tu as un léger «effet venturi» avec un profil d'aile «traditionnel», donc non symétrique. L'extrados de ce genre de profil est plus bombé que l'intrados, ce qui correspond, côté extrados à un plus important «manque de place» et donc une nécessaire accélération du flux sur cette face là. C'est la raison pour laquelle, une légère portance apparaît sur ces profils, même à incidence nulle, alors que les profils symétriques imposent un angle d'incidence non nul, pour produire une portance.
On peut aussi remarquer que par cet effet Coanda dont tu as parlé, le flux passant sur l'extrados est dirigé vers le bas en aval de l'aile, ce qui signifie, que même dans ce cas là (profil assymétrique en incidence nulle), l'explication «Newton» marche quand même aussi.
Enfin, si tu as accélération du flux, que ce soit par ce très léger «effet venturi», ou par l'incidence de l'aile, tu dois avoir une baisse de pression statique (du fait même de cette accélération) et donc dans ce cas, évoquer Bernouilli, n'est pas une hérésie.

La portance d'une aile agit à basse vitesse, j'ai volé dans ma jeunesse sous des ailes delta , simple surface et double surface .Dès que l'on avance, même à 5-10 km/h la portance se fait sentir , l'extrado se gonfle, révélant une dépression sur cet extrado. Il me semble que l'effet Bernoullien est là, mais je ne le comprends pas trop.

C'est un effet de l'incidence, et du bord de fuite mince, qui produit cette dépression.

De même, rouler dans une 2cv avec capote , on voit bien, de l'intérieur, cette dernière gonfler , révélant aussi une forte dépression sur l'extrado....

Là, c'est cet «effet venturi» lié au «manque de place» dont on parlait. Le toit de la dodoche (en «bosse») doit être «contourné» par le flux et c'est cet obstacle qui constitue le «manque de place» comme au sommet d'une colline (où le vent est accru).

Pour Magnus, il me semble que "l'explication" que je donne avec le dessin est suffisante ; même s'il faudrait certainement la "creuser" encore.

Tu peux compléter en faisant un parallèle avec la circulation que l'on retrouve aussi autour d'une aile.

Amicalement, Alain

[invite20ae9842]

Je ne pense pas que ce soit une bonne piste de distinguer "effet newtonien" et "effet bernouillien". Il n'y a qu'un seul phénomène, un seul "effet", et deux manières de "l'expliquer". C'est plutôt, àmha, "explication newtonienne" et "explication bernouillienne".

Normalement, deux "explications" différentes d'un même phénomène doivent être complémentaires, et non antagonistes. (Et, toujours normalement, l'ensemble de deux explications doit permettre une synthèse qui est une "meilleure explication" que l'une ou l'autre

Oui.

Àmha faudrait compléter le dessin par les flux laminaires de l'autre côté: car si le flux supérieur était dévié vers le bas de manière symétrique, l'effet total serait nul.

Il n'y a symétrie que lorsque la vitesse relative de déplacement de la balle ou du cylindre en rotation est nulle (alors la rotation du cylindre entraîne simplement l'aire dans un tourbillon), mais dès que l'on a un flux de vitesse non nulle, il y a une dissymétrie qui se forme.

Ensuite, indiquer les deux points de décollement et la zone de turbulence arrière entre les flux inférieurs et supérieurs.

Et enfin, montrer les flux incidents, à l'avant, et le point de séparation entre flux inférieur et flux supérieur. (Question au passage: est-il au milieu?)

Je suppose que tu parles des points d'arrêt (amont et aval)? S'il y a portance, c'est qu'ils sont nécessairement PAS au milieu, et même plus précisément plutôt en dessous.

Amicalement, Alain

[invite20ae9842]

Alors, il me semble qu'il y a un problème, qui vient peut -être de moi,(et du repère choisi) mais , et sur Wikipédia, et sur le lien donné par Sitalgo, http://gilbert.gastebois.pagesperso-...mvt_magnus.htm on donne, au final une vitesse de l'air plus grande côté intérieur (du virage) , dans le sens de la force Magnus que côté extérieur . Le repère étant la balle . .

Oui, j'ai moi même déjà utilisé cette explication.............. Par facilité........ mais normalement, pour Bernouilli, tu dois mesurer la vitesse du flux par rapport à la surface de la balle, pas par rapport à son centre, et de plus, ici, il y a clairement accélération du flux par apport d'énergie (entraînement du à la rotation de la balle), pas par "effet venturi".

De toutes façons, je crois, dans les 2 cas que l'effet Bernoulli, connu avec un tuyau rétréci qui donne une diminution de la pression avec la vitesse à débit constant (ou énergie constante) ne s'applique pas ici !(Voir la carlingue de l'avion )

Pour les pressions sur la carlingue d'un avion, si ma réponse (plus haut) ne te convient pas, précise ce qui ne va pas.

Amicalement, Alain

[sitalgo]

mais normalement, pour Bernouilli, tu dois mesurer la vitesse du flux par rapport à la surface de la balle, pas par rapport à son centre,

C'est bien ce qui est fait, on a V vitesse de translation du centre + ou - wr vitesse à la surface du cylindre due à la rotation.

et de plus, ici, il y a clairement accélération du flux par apport d'énergie (entraînement du à la rotation de la balle), pas par "effet venturi".

Ça a pour conséquence qu'il s'opère une variation du total énergie et non d'une cinétique prise sur la statique, ça n'empêche que la statique peut varier.

Intuitivement ma vision newtonienne du phénomène est la suivante. La rotation, côté positif (vitesse de surface de même sens que translation) entraîne par frottement du fluide devant l'objet, côté négatif elle évacue du fluide, ce qui entraîne une surpression d'un côté, ou encore plus de masse à pousser d'un côté. Bernoulli ne me paraît pas aussi intuitif sur ce point mais si on peut calculer avec et obtenir un résultat cohérent c'est peut-être pas si mauvais, je n'ai pas les moyens d'infirmer.
Une chose est sûre c'est que si une particule de fluide change de vitesse ou de direction, c'est qu'une force est intervenue. C'est le principe fondamental mais bonjour les calculs. Le reste c'est de la vision macroscopique mais à appliquer sous conditions.

[invite20ae9842]

C'est bien ce qui est fait, on a V vitesse de translation du centre + ou - wr vitesse à la surface du cylindre due à la rotation.

Je vais préciser ma pensée par un exemple imagé. On dessine un cercle représentant un cylindre vu de côté, et on imagine (et on représente graphiquement) le flux d'air venant de la droite. Dans ces conditions, une portance (donc ici une force verticale dirigée de bas en haut) est obtenue si le cylindre tourne de manière à ce que le cercle dessiné présente une rotation dans le sens horlogique. On a donc bien ici une vitesse tangentielle sur le dessus du cylindre qui est dans la même direction et le même sens que le flux. Dans ces conditions les deux vitesses (celle du flux et wr) ne s'additionnent pas, pour s'additionner il faudrait que le flux d'air vienne en sens contraire (et que le cylindre soit parfaitement lisse). Par contre, lorsque l'on parle de circulation autour d'un profil d'aile, il y a bien addition de la vitesse du flux en amont et de la «vitesse de circulation» parce que cette dernière est calculée à partir de la vitesse d'origine. En fait cette vitesse que l'on additionne dans ce cas à celle du flux, c'est la vitesse gagnée par le flux (donc la part due à l'accélération du flux), ce qui est différent du «wr» du cylindre.

Ça a pour conséquence qu'il s'opère une variation du total énergie et non d'une cinétique prise sur la statique, ça n'empêche que la statique peut varier.

Pour que la statique varie (donc ici diminue pour obtenir une portance), il faut bien qu'elle cède une part de son énergie et ce n'est pas la rotation du cylindre qui va l'y amener.......... sauf si l'on considère qu'une partie de l'accélération du flux n'est pas due à la rotation du cylindre, mais au contournement de celui-ci (donc au «manque de place»), et que le rôle de la rotation dans cette partie ci des événements est de canaliser le flux sur le dessus donc d'y détourner et «concentrer» l'effet venturi.

Intuitivement ma vision newtonienne du phénomène est la suivante. La rotation, côté positif (vitesse de surface de même sens que translation) entraîne par frottement du fluide devant l'objet, côté négatif elle évacue du fluide, ce qui entraîne une surpression d'un côté, ou encore plus de masse à pousser d'un côté. Bernoulli ne me paraît pas aussi intuitif sur ce point mais si on peut calculer avec et obtenir un résultat cohérent c'est peut-être pas si mauvais, je n'ai pas les moyens d'infirmer.
Une chose est sûre c'est que si une particule de fluide change de vitesse ou de direction, c'est qu'une force est intervenue. C'est le principe fondamental mais bonjour les calculs. Le reste c'est de la vision macroscopique mais à appliquer sous conditions.

La seule vision newtonienne que j'y vois pour ma part, c'est la déviation du flux d'air vers le bas, point barre, parce que in fine, on doit toujours retrouver cela quelque part si on veut une portance.

Amicalement, Alain

[triall]

Pardon, mais j'ai personnellement besoin de voir (revoir) les fondamentaux !

Sur 1) on a l'effet Venturi avec une baisse de pression Bernoulli .
Selon moi, la pression statique, de fait donc sur une surface parallèle à l'écoulement : les bords du tuyau , c'est pour moi la signification de statique, donc cette pression est égale au débit massique x la vitesse du fluide .C'est à dire la masse du fluide qui circule (coule) par seconde x par sa vitesse.
Le tube qui part à la verticale donne, au niveau du bord du tuyau la pression statique , qui est égale à la pression de la hauteur d'eau + la pression atmosphérique . OK ? Comme le débit massique est constant après le Venturi, , la pression diminue, logiquement .

Sur 2) on accélère le fluide (vitesse plus élevée ), tout en conservant la même section, la pression étant toujours débit massique x Vitesse la pression augmente aussi logiquement .
On peut dire que l'accélération du fluide et la baisse de pression (effet Venturi- Bernoulli) n'a pas cours ici donc !
Pour faire plaisir à certains, on peut dire qu'en 2) on a apporté de l'énergie , mais la pression a augmenté dans le tuyau .
Est-ce que c'est toujours bon ?
Mon problème est comment on applique ça à la carlingue d'un avion, sachant que la pression n'augmente pas, à priori? sur cette surface avec l'augmentation de vitesse- air de cette carlingue, qui ressemble peu ou prou à la surface du tuyau, sauf qu'elle n'est pas fermée ?

[triall]

Mille excuses, gros , très gros plantage de ma part , la pression n'est pas le débit massique x vitesse , cela ne cadrait pas avec Bernoulli de toutes façons, je refais une copie plus tard !

[sitalgo]

On dessine un cercle représentant un cylindre vu de côté, et on imagine (et on représente graphiquement) le flux d'air venant de la droite. Dans ces conditions, une portance (donc ici une force verticale dirigée de bas en haut) est obtenue si le cylindre tourne de manière à ce que le cercle dessiné présente une rotation dans le sens horlogique.

C'est le contraire, le flux d'air doit venir de gauche. Ce qui est conforme avec la suite.

On a donc bien ici une vitesse tangentielle sur le dessus du cylindre qui est dans la même direction et le même sens que le flux. Dans ces conditions les deux vitesses (celle du flux et wr) ne s'additionnent pas, pour s'additionner il faudrait que le flux d'air vienne en sens contraire (et que le cylindre soit parfaitement lisse)

Ce n'est pas ça, mais j'ai parlé trop vite aussi. Il s'agit de déterminer le différentiel de vitesse par rapport à une couche éloignée, on a donc la vitesse de circulation égale à V.pi/2 (V vitesse du flux éloigné qui pendant le même temps parcours un diamètre). La rotation du cylindre va ajouter +- wr à cette vitesse pour la couche en contact avec le cylindre.

Par contre, lorsque l'on parle de circulation autour d'un profil d'aile, il y a bien addition de la vitesse du flux en amont et de la «vitesse de circulation» parce que cette dernière est calculée à partir de la vitesse d'origine.

C'est bien le cas aussi.

En fait cette vitesse que l'on additionne dans ce cas à celle du flux, c'est la vitesse gagnée par le flux (donc la part due à l'accélération du flux), ce qui est différent du «wr» du cylindre.

Je ne vois pas en quoi. Cause différente mais même effet. La différence de pression est créée par la rotation d'un obstacle au lieu de son simple contournement.

La seule vision newtonienne que j'y vois pour ma part, c'est la déviation du flux d'air vers le bas,

C'est déjà macroscopique, il faut encore savoir pourquoi le bidule qui tourne dévie le flux, ce qui est évident pour une aile mais pas pour ça.

[invite20ae9842]

Bonjour.
Oui, fais donc cela parce que effectivement ton message précédent a un immense besoin de correction.

Amicalement, Alain

[invite20ae9842]

Bonjour.

C'est le contraire, le flux d'air doit venir de gauche. Ce qui est conforme avec la suite.

Oui, tout à fait, je ne comprends d'ailleurs pas pourquoi j'ai écrit droite au lieu de gauche........... L'âge? Pire encore ?
Bref, effectivement, puisque j'écrit moi même que le flux arrivant sur le dessus est dans la même direction et le même sens que la rotation horlogique, il doit venir de la gauche.......

Ce n'est pas ça, mais j'ai parlé trop vite aussi. Il s'agit de déterminer le différentiel de vitesse par rapport à une couche éloignée, on a donc la vitesse de circulation égale à V.pi/2 (V vitesse du flux éloigné qui pendant le même temps parcours un diamètre).

Précise et si besoin, fais donc un dessin, parce que là je ne te suis pas du tout.

La rotation du cylindre va ajouter +- wr à cette vitesse pour la couche en contact avec le cylindre.

Imagine un flux horizontal venant de la gauche (ça y est je suis réveillé), à une vitesse de 30 m/s passant tangentiellement sur le dessus d'un cylindre en rotation horlogique telle que wr = 30 m/s aussi, quelle est ta vitesse finale, hors influence de l'effet venturi (à cause du contournement et donc du "manque de place")?

C'est bien le cas aussi.

Si sur un profile, tu as un flux en amont à 30 m/s et un gain de vitesse du à la forme et à la position de l'aile de mettons 10 m/s, tu obtiens une vitesse de 40 m/s sur la fin de l'extrados. Il est normal ici d'additionner les deux puisque tu ne fais qu'ajouter la part de l'accélération, mais comment justifies tu d'ajouter la totalité de la valeur de la vitesse tangentielle (wr) dans le cas du cylindre en rotation? Si cette vitesse tangentielle était inférieure à la vitesse du flux en amont, que se passerait-il selon toi?

Je ne vois pas en quoi. Cause différente mais même effet. La différence de pression est créée par la rotation d'un obstacle au lieu de son simple contournement.

La diminution de la pression statique est une conséquence d'un "tranfert" au profit de la pression dynamique, donc de la vitesse. Ce transfert se fait parce qu'il doit y avoir accélération (pour conserver le débit) et qu'il n'y a, par ailleurs, pas apport d'énergie. Sauf que, dans le cas du cylindre en rotation la part d'accélération due à cette rotation est justifiée par un apport d'énergie (pas par un transfert). D'un autre côté, s'il y a portance cela doit se "voir" aussi niveau pression, et donc une pression plus basse doit se constater sur le dessus du cylindre........... sauf que la seule déviation du flux vers le bas engendre naturellement une dépression.

C'est déjà macroscopique, il faut encore savoir pourquoi le bidule qui tourne dévie le flux, ce qui est évident pour une aile mais pas pour ça.

Effet Coanda........ Donc le flux "adhère" à la paroi du cylindre. Il est d'ailleurs reconnu que cet effet magnus est plus important si la surface du cylindre "accroche" mieux, donc balle de golf "à trous", balle de tennis "à poil"............. si je peux m'exprimer ainsi

Amicalement, Alain

[sitalgo]

Précise et si besoin, fais donc un dessin, parce que là je ne te suis pas du tout.

On va prendre le cylindre qui se déplace vers la gauche et l'air immobile (effet slicée) comme précédemment mais en changeant de repère.
Pour contourner le profil la couche au contact du solide doit acquérir une vitesse, pendant que par rapport au repère fixe l'objet parcourt une distance 2R (pour traverser un plan perpendiculaire au déplacement), la couche doit parcourir le demi-périmètre Pi.R, d'où la vitesse V.Pi/2.
À cette vitesse on ajoute wr en haut, le cylindre accélérant l'air en contact, on le retranche en bas.
Cette bête addition est ensuite pondérée par divers coefficients non détaillés mais où la rugosité est prise en compte, car on se doute que l'air ne se laisse pas entraîner si facilement.
Voilà pour l'explication donnée sur le site, mais comme précisé il s'agit d'une formule approchée pour wr faible devant V.

Imagine un flux horizontal venant de la gauche (ça y est je suis réveillé), à une vitesse de 30 m/s passant tangentiellement sur le dessus d'un cylindre en rotation horlogique telle que wr = 30 m/s aussi, quelle est ta vitesse finale, hors influence de l'effet venturi (à cause du contournement et donc du "manque de place")?

Si sur un profile, tu as un flux en amont à 30 m/s et un gain de vitesse du à la forme et à la position de l'aile de mettons 10 m/s, tu obtiens une vitesse de 40 m/s sur la fin de l'extrados. Il est normal ici d'additionner les deux puisque tu ne fais qu'ajouter la part de l'accélération, mais comment justifies tu d'ajouter la totalité de la valeur de la vitesse tangentielle (wr) dans le cas du cylindre en rotation? Si cette vitesse tangentielle était inférieure à la vitesse du flux en amont, que se passerait-il selon toi?

La diminution de la pression statique est une conséquence d'un "tranfert" au profit de la pression dynamique, donc de la vitesse. Ce transfert se fait parce qu'il doit y avoir accélération (pour conserver le débit) et qu'il n'y a, par ailleurs, pas apport d'énergie. Sauf que, dans le cas du cylindre en rotation la part d'accélération due à cette rotation est justifiée par un apport d'énergie (pas par un transfert). D'un autre côté, s'il y a portance cela doit se "voir" aussi niveau pression, et donc une pression plus basse doit se constater sur le dessus du cylindre........... sauf que la seule déviation du flux vers le bas engendre naturellement une dépression.

Le calcul de l'addition a effectivement ses limites, on peut aussi critiquer l'intégrale sur 0 à pi vu que ça ne concerne pas un demi-périmètre (pas de symétrie des flux). Ceci étant on ne peut pas écarter une solution Bernoulli, la rotation, par frottement, modifie les points d'attaque et de fuite, ça devient une aile ronde.
Je n'ai jamais trouvé de schéma montrant la répartition des pressions dans un effet Magnus.

Effet Coanda

Que Coanda interviennent, je n'en doute pas un instant.

[invite20ae9842]

Bonjour.

On va prendre le cylindre qui se déplace vers la gauche et l'air immobile (effet slicée) comme précédemment mais en changeant de repère.
Pour contourner le profil la couche au contact du solide doit acquérir une vitesse, pendant que par rapport au repère fixe l'objet parcourt une distance 2R (pour traverser un plan perpendiculaire au déplacement), la couche doit parcourir le demi-périmètre Pi.R, d'où la vitesse V.Pi/2.

Ça, ça ressemble furieusement à un retour de la légende du parcours plus long. Certains croient pouvoir expliquer l'accélération du flux sur l'extrados, par le fait que le parcours par l'extrados est plus long (ce qui est vrai), ET que les deux flux (par l'extrados et par l'intrados) doivent se rejoindre en même temps (temps de parcours identique), CE QUI EST FAUX.
Tu sembles faire pareil ici parce que ce que je lis m'incite à penser que tu justifies le supplément de vitesse acquise par le fait que le flux contournant le cylindre doit terminer son parcours en même temps que celui qui passe sur le côté. Tu imagines un cylindre se déplaçant de 2R (ce qui correspond à la distance que parcours aussi le flux qui passe à côté du cylindre), et tu poses alors que pendant ce même laps de temps, le flux doit avoir pil poil contourner le cylindre et donc arrivé en même temps, ce qui est faux. Comme pour le cas de l'aile, rien ne justifie que les différentes molécules voisines avant séparation se «retrouvent» ensuite de nouveau côte à côte, l'expérience même montre que c'est faux.

À cette vitesse on ajoute wr en haut, le cylindre accélérant l'air en contact, on le retranche en bas.
Cette bête addition est ensuite pondérée par divers coefficients non détaillés mais où la rugosité est prise en compte, car on se doute que l'air ne se laisse pas entraîner si facilement.
Voilà pour l'explication donnée sur le site, mais comme précisé il s'agit d'une formule approchée pour wr faible devant V.

C'est bien l'explication donnée sur le site en question, mais elle me laisse perplexe.............. Comment par exemple justifier d'un effet d'entraînement lorsque wr est inférieur à v? Pour wr < v, tu peux tout au plus justifier que l'air est d'avantage ralenti en dessous que au dessus, et dans ce cas obtenir quand même une différence de vitesse, mais ne valant pas l'addition des deux et de très très loin. Tu peux aussi montrer que par effet Coanda (donc «adhérence» de l'air sur le cylindre) tu obtiens une déviation vers le bas, donc une portance, mais là non plus rien ne permet de justifier la simple addition v + wr.

Amicalement, Alain

[sitalgo]

Ça, ça ressemble furieusement à un retour de la légende du parcours plus long. Certains croient pouvoir expliquer l'accélération du flux sur l'extrados, par le fait que le parcours par l'extrados est plus long (ce qui est vrai), ET que les deux flux (par l'extrados et par l'intrados) doivent se rejoindre en même temps (temps de parcours identique), CE QUI EST FAUX.
Tu sembles faire pareil ici parce que ce que je lis m'incite à penser que tu justifies le supplément de vitesse acquise par le fait que le flux contournant le cylindre doit terminer son parcours en même temps que celui qui passe sur le côté. Tu imagines un cylindre se déplaçant de 2R (ce qui correspond à la distance que parcours aussi le flux qui passe à côté du cylindre), et tu poses alors que pendant ce même laps de temps, le flux doit avoir pil poil contourner le cylindre et donc arrivé en même temps, ce qui est faux. Comme pour le cas de l'aile, rien ne justifie que les différentes molécules voisines avant séparation se «retrouvent» ensuite de nouveau côte à côte, l'expérience même montre que c'est faux.

Pas du tout, il s'agit là de la vitesse de contournement du flux en contact par rapport au flux éloigné pour déterminer une vitesse de base, le cylindre ne tournant pas, donc symétrique. Ensuite viennent s'ajouter des vitesses dues à la rotation. Dans ces conditions finales il est impossible de dire si les flux arrivent en même temps.

C'est bien l'explication donnée sur le site en question, mais elle me laisse perplexe...

Effectivement, son domaine de validité revendiqué (wr < voire << v) permet déjà de douter de sa pertinence théorique.
Quant à l'addition des vitesse, le problème est, comme tu l'as fait remarquer, déjà de savoir comment séparer ce qui tient du 0,5rho.v² Bernoulli ou d'une pression due à une énergie ajoutée.
C'est comme si on avait une aile entourée d'un tapis roulant dont l'extrados irait vers l'arrière et l'intrados vers l'avant.

[invite20ae9842]

Pas du tout, il s'agit là de la vitesse de contournement du flux en contact par rapport au flux éloigné pour déterminer une vitesse de base, le cylindre ne tournant pas, donc symétrique.

Et que tu calcules comment?

Amicalement, Alain

[sitalgo]

Sur le site, fort simplement mais je me fierais certainement davantage à des courbes types, sur un cylindre ça doit se trouver.

[invite20ae9842]

Bonjour.

Sur le site, fort simplement mais je me fierais certainement davantage à des courbes types, sur un cylindre ça doit se trouver.

Surtout ne pense pas que mon insistance soit de quelque manière que ce soit malveillante, mais si je te demande comment tu calcules cette vitesse, c'est parce que je suis intimement convaincu qu'il y a une erreur derrière la méthode, erreur qui peut être rapprochée de ce qui a motivé la légende du parcours plus long.
Donc je redemande comment tu calcules cette vitesse?

Amicalement, Alain

[sitalgo]

Je suis loin d'être spécialiste et il faudrait déjà que je connaisse le détail de calcul d'une aile normale, je n'en connais que les grandes lignes.

Je n'ai aucune idée pour la détermination des points d'arrêts (où vont probablement intervenir Coanda, rugosité, Reynolds...) mais une fois ceux-ci connus (il y a aussi les simulations) on doit pouvoir appliquer Kutta-Joukowski et ce sans tenir compte des wr (peut-être puisque sans modif de pression en théorie).

Ça marche aussi dans l'eau, je suppose que l'effet Coanda est remplacé par l'effet théière (je ne connais pas d'autre nom).

[triall]

Bonjour , pour l'effet Coanda , il y a un domaine que je connais plus par pratique, ce sont les thermiques .
Je sais qu'une bulle d'air chaud peut être "collée" sur un champ de blé , alors que la poussée devrait être là .A moins que l'air moins chaud ne soit pas en dessous pour pousser cette bulle avec Archimède, je ne sais trop .
Ce que je sais c'est que cette bulle finit par décoller ; les planeurs se vantent de passer en rase-motte dessus, pour la faire décoller, puis tournent dedans ensuite ! Je ne sais si c'est l'effet Coanda .
Pour la cuillère, il me semble que ce sont des forces de capillarité qui font que l'eau colle à la cuillère , mais je ne sais trop ce qui force l'air à suivre le profil de l’extrados, à moins que ce soit simplement "l'horreur du vide" , car si ce flux d'air va tout droit, il va se créer un vide partiel(dépression) , sur certains endroits de l'extrados, dépression qui d'ailleurs doit être à l'origine d'une portance non ?

[invite20ae9842]

Je suis loin d'être spécialiste et il faudrait déjà que je connaisse le détail de calcul d'une aile normale, je n'en connais que les grandes lignes.

Je n'ai aucune idée pour la détermination des points d'arrêts (où vont probablement intervenir Coanda, rugosité, Reynolds...) mais une fois ceux-ci connus (il y a aussi les simulations) on doit pouvoir appliquer Kutta-Joukowski et ce sans tenir compte des wr (peut-être puisque sans modif de pression en théorie).

Ben alors, prenons le problème autrement. À la place d'un cylindre, je prends un DEMI cylindre, coupé de telle manière que le dessous soit droit (un diamètre) et le dessus bombé. Es-tu d'accord pour dire que la logique de ce que tu as dit sur le calcul de vitesse, amène à penser que dans le nouvel exemple que je donne, le flux passant par au dessus (demi cercle), devrait réaliser son parcours dans le même temps que celui passant dessous (diamètre)?

Ça marche aussi dans l'eau, je suppose que l'effet Coanda est remplacé par l'effet théière (je ne connais pas d'autre nom).

Tout à fait, d'ailleurs on utilise souvent l'exemple de l'écoulement d'eau sur un bras ou une cuillère pour expliquer l'effet Coanda qui est la même chose mais avec de l'air.

Amicalement, Alain