Coefficient de trainée (Cx) d'un TGV

[invited5b707a5]

Bonjour,
Dans le cadre d'un TPE sur le TGV, il m'a été dit (par les professeurs) que je devrai calculer le coefficient de traînée d'un TGV. Ainsi, grâce à quelques recherches, j'ai pu trouver que la valeur était Cx(tgv)=0,15

Le problème, c'est qu'il faut que je sache comment le calculer et faire la démonstration. Malgré mes recherches, je n'ai rien trouvé.
On sait que C_x = (F_x) / (q * S)
Avec F_x la Force de traînée; q la pression dynamique et S la surface de référence

Cependant, je n'arrive pas à trouver ni q, ni S, ni F_x sur internet.
Si quelqu'un pourrai m'aider.

Merci d'avance.
-----

[invitecaafce96]

Bonjour,
C'est normal que vous ne puissiez pas calculer directement un Cx .
C'est un coefficient qui tient compte de la forme ; il peut se mesurer ( à peu près ) expérimentalement en soufflerie .Mais même, ce ne sont pas les conditions réelles de roulage .
Sinon, il faut le déduire , à partir notamment de V max à P max et faire quelques autres hypothèses sur les frottements autres que aérodynamiques .

[invited5b707a5]

Je n'ai pas du tout compris à quoi correspond V max et P max, comment le déduire?
Merci d'avance

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Le Cx du TGV est calculable (par les grandes personnes) a grands coups de Navier-Stokes.
J’ai connu des chercheurs du laboratoire qui a calculé un des TGV. Ils s’intéressaient non seulement au Cx et à la forme des motrices, mais à la poussée que pourrait ressentir quelqu’un sur le quai.
Mais je ne connais pas le Cx.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited5b707a5]

Ce serai vraiment sympathique qu'un connaisseur puisse m'aider à le calculer!

[invite51d17075]

j'ajouterai que les rails ( avec les vitesses ) tiennent compte de la force coriolis latérale pour les trajets nord -sud.

[invite897678a3]

Bonjour à tous,

Etes-vous bien certain d'avoir à calculer le coefficient de traînée d'un TGV, et non pas la Force de traînée?

[Jaunin]

Bonjour, Apaquama,
Ci-joint quelques lien pour vous faire une idée du sujet.
Cordialement.
Jaunin__

http://www.adilca.com/aerodynamique.pdf

http://www.cmefe.ch/cours/Notes/CMEF..._en_tunnel.pdf

http://www.google.ch/url?sa=t&rct=j&...85970519,d.d24

http://www.ingveh.ulg.ac.be/uploads/...PERFO_2014.pdf

https://tel.archives-ouvertes.fr/fil...e-Bourgois.pdf

[invite51d17075]

bonsoir Jaunin,
je vais ouvrir vos liens.
mais il y a je pense une grosse différence entre les essais en soufflerie et les résultats réels.

[invite51d17075]

je pense en particulier au caténaires, qui posent à la fois des pb de frottements mais aussi des pb aérodynamiques.( turbulences )

[invited5b707a5]

Bonjour,
Après tous vos posts, je comprend que l'on ne puisse pas calculer le coefficient de traînée si on n'a pas le matériel nécessaire donc l'idéal serait de le comparer à celui d'autres TGV tel que le Japonais (Shinkansen). Ceci permettrai alors d'approfondir cette notion de force et de coefficient de traînée dans mon TPE. Donc je demande si quelqu'un connais bien ce qu'est une force de traînée ou un coefficient de m'aider à trouver ces données.

Bonne journée
Merci d'avance

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Il ne suffit pas de savoir ce qu’est quelque chose pour la trouver.
Je sais très bien ce qu’est un diamant et je n’en ai jamais trouvé.
Il est simplement possible que ces valeurs ne soient tout simplement pas publiées.
(Je ne las ai pas trouvés, malgré la recherche en anglais).
Au revoir.

[invite51d17075]

moi non plus,
même les Cx seuls semblent être de l'ordre du secret industriel.
les enjeux sont d'importance pour la conception.
par comparaison, on va dire que les TGV et équivalents sont des F1 sur rails.

[invited5b707a5]

C'est vrai que ces valeurs sont impossibles à trouver. Moi aussi j'ai essayer tout plein de recherches et il y a que quelques sites qui fournissent des informations (qui sont peut-être même pas vraies!).

Je vous remercie quand même pour avoir essayé de m'aider à ce sujet.
Bonne journée

[invitecaafce96]

Bonjour,
Lors de la marche du 9 mai 1990 , la rame à l'aérodynamique un peu amélioré , nécessitait environ 90000N à 500 km/h pour vaincre la résistance de l'air ( La Vie du Rail , numéro 2245).
Donc, vous vous débrouillez à trouver S , le maître-couple - sinon, je dois y arriver - et vous en déduisez le Cx .

[invite51d17075]

merci.
en attendant tes estimations.
mais tu ne parles pas des frottements ?
tu les considèrent comme négligeables ?
cordialement.

[invite6dffde4c]

Bonjour,
Lors de la marche du 9 mai 1990 , la rame à l'aérodynamique un peu amélioré , nécessitait environ 90000N à 500 km/h pour vaincre la résistance de l'air ( La Vie du Rail , numéro 2245).
Donc, vous vous débrouillez à trouver S , le maître-couple - sinon, je dois y arriver - et vous en déduisez le Cx .

Re.
Fichtre ! 9 tonnes.
C’est contre intuitif (comme rouler à 500 km/h).

Par contre, à ces vitesses, la force est proportionnelle à V² (?).
A+

[invitecaafce96]

merci.
en attendant tes estimations.
mais tu ne parles pas des frottements ?
tu les considèrent comme négligeables ?
cordialement.

Re,
Je ne fais aucune hypothèse ! Ce document précise bien que c'est seulement la force aérodynamique qui était de 90 000 N ; Ce qui nous arrange bien ici ...
Comment ont " ils " fait la différence ? Je n'en sais rien ..
Mais on connaît la masse de la rame , 250 tonnes , on doit pouvoir trouver l'ordre de grandeur des forces de roulement , bon, notre étudiant va nous calculer cela .

[invitecaafce96]

Re,

Et la loi en v2 est elle valable ? Je ne sais pas du tout répondre ...

[invite51d17075]

Re,
Je ne fais aucune hypothèse ! Ce document précise bien que c'est seulement la force aérodynamique qui était de 90 000 N ; Ce qui nous arrange bien ici ...

OK, donc je suppose qu'effectivement ils ont enlevé/estimé la résistance des frottements pour évaluer ce chiffre.
ps : le S est effectivement estimable, et la résistance probablement en V² à cette vitesse.
donc même si 1990, c'est pas aujourd'hui, cela peut donner une première indication théorique

[invite897678a3]

Bonjour à tous,

A toutes fins utiles, voici un petit exercice

[invite6dffde4c]

...
Mais on connaît la masse de la rame , 250 tonnes , on doit pouvoir trouver l'ordre de grandeur des forces de roulement , bon, notre étudiant va nous calculer cela .

Re.
Il semblerait que le coefficient de friction pour les roulements à billes (ou à aiguilles) tourne autour de 1 ou deux millièmes.
Donc pour la rame de 250 T, on tournerait autour de 2500-5000 N. Négligeable devant les 9 T.
A+

[invitecaafce96]

Re,
D'habitude , je prends roulement roue fer - rail : 0.001
et frottement des paliers à rouleaux 0.01 comme majorant .

Mais ce majorant est trop élevé ... Je révise à 0.005 maximum .

[invite51d17075]

difficile de prendre 1 chiffre.
les forces de frottements sont prop à V
mais la résistance aérodynamique en V²
donc plus on va vite, plus elles deviennent négligeable.

[invited5b707a5]

Selon ce site: Cliquez-ici
On trouve : largeur 2,214 m et hauteur = 4,1 m

On a donc environ : S = 2,214 * 4,1 = 11,6 m²

Après, je ne vois pas comment calculer Cx puisque l'on a ni la force Fx ni la pression dynamique!

[invitecaafce96]

Re,
Pourtant, vous avez dû apprendre la relation de base qui se trouve partout : F = 1/2 S Cx rho v2

Ensuite, faire une recherche à " train drag coefficient " , et voir si tout cela est cohérent ou idiot .

[invite51d17075]

si je l'applique bêtement à tes valeurs données
F=9 10^4
S=12
rho=1,3
v²=2 10^4 (m/s)
et Cx=2F/(Srhov²)=0,57 ( théorique )
le résultat me semble bien élevé.

[invitecaafce96]

Re,
Ce ne sont pas "mes" valeurs ... Oui, je trouve aussi un peu élevé , je n'y peux rien ! Le Transrapid est annoncé à 0.26 sur Wiki anglais .
Maintenant, que penser de la validité de toutes ces valeurs ?

[invite51d17075]

non, je sais bien.
cela implique plusieurs réflexions.
les forces de frottement ( dites négligeables ) ont peut être quand même une influence importante.
surtout en virage et ( j'ai l'air bête ) mais la force de coriolis à vitesse élevée impose un poids non négligeable sur un des rails même en ligne droite.
( quelques tonnes si je me souviens d'un vieux exercice de prépa )
les turbulences en situation réelles me semblent peut être éloignées des essais en soufflerie.
je sais qu'un des points mécaniques actuels concerne les catainaires ( frottement + turbulence )
Il y a des recherches actuellement pour leur mettre justement des sortes de coques aérodynamique au dessus pour améliorer le Cx.

quand au chiffre de bases, si ils datent de 1990 ??? ( 25 ans )
je pense que l'aérodynamique a fait de gros progrès depuis.

[invited5b707a5]

D'après les données, moi aussi j'ai calculé cx, qui est alors anormalement élevé! Du coup, je continue mes recherches pour trouver des données plus logiques.