Bonjour,
J'aimerais pouvoir estimer les forces que subit un objet, de forme assez simple, se déplaçant dans l'air à une vitesse allant jusqu'à Mach 20.
Mais comment faire ?
Existe-t-il un simulateur de flux d'air gratuit qui me permettrait de faire ces estimations ?
(La forme simple en question est un cône posé sur un cylindre)
Merci d'avance pour vos réponses
Bonjour,
le premier qui me vient à l'esprit, c'est openfoam : https://openfoam.org/
Mais ne rêvez pas, Mach 20, on n'est déjà plus dans la mécanique des fluides "clasique"...
\o\ \o\ Dunning-Kruger encore vainqueur ! /o/ /o/
Merci pour votre réponse,
Jusqu'à quelle vitesse fonctionne ce simulateur ?
Bonjour,
Attention que Mach 1 correspond à la vitesse du son dans l'air ... à l'endroit où l'essai est fait.
La vitesse Mach 1 varie avec la température ... et donc aussi avec l'altitude, voir ici : https://fr.wikipedia.org/wiki/Nombre_de_Mach
De plus, avec des vitesses élevées, il est plus que probable qu'on est en en altitude, donc avec une masse volumique de l'air qui peut être fort différente qu'au ras du sol et que cela entre fortement en compte pour l'évaluation des forces de frottement.
... même avis que obi76, à Mach 20, on n'est déjà plus dans la mécanique des fluides "classique"...
Pour des vitesses supersoniques il faut des solveurs compressible, vérifiez qu'il le permette, déjà.
En général on ne dépasse pas Mach 3 ou 4 avec ce type d'approche.
\o\ \o\ Dunning-Kruger encore vainqueur ! /o/ /o/
Mais alors comment faire les estimations pour Mach 20 ?
(Oui bien sûr le nombre de Mach dépend de la Température, et la traînée dépend de la pression)
C'est surtout qu'à mach 20 ce n'est plus un fluide mais un plasma (en tous cas partiellement)... Alors là... ça m'étonnerai que des codes libres soient capable de le faire, et quand bien même en terme de temps calcul, je n'ose même pas imaginer...
A de telles vitesses, même la notion de température est à revoir...
Dernière modification par obi76 ; 15/03/2020 à 12h49.
\o\ \o\ Dunning-Kruger encore vainqueur ! /o/ /o/
Ah ok je comprends,
Mais est-ce que des résultats d'expériences à ces vitesses sont disponibles ? Ou a des vitesses inférieures ?
Dans l'air de quelle densité? A quelle température? (Le Mach et les frottements étant dépendant de ces données)Envoyé par VBcoder
Bonjour,
je pense que tu peux demander au russe avec leur projet de missile inter-continentale "Avangard", qui peux aller à 27 fois la vitesse du son.
Mais c'est uniquement en orbite, je ne sais pas si ça peux t'aidé
Ben inférieures oui, 20 je n'ai pas cherché mais j'en doute, à part une navette spatiale en forme de fer à repasser, il n'y a pas grand chose que l'on ait envoyé dans l'air aussi vite (et qui puisse y résister, aussi)...
Dernière modification par obi76 ; 15/03/2020 à 14h10.
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En fait je parle justement d'un objet à mettre en orbite, donc qui doit atteindre au moins 7500 m/s, mais dans un air à très faible densité.
Salut,
Il n'y a pas besoin d'atteindre de telles vitesses pour mettre en orbite. On envoie presque tous les jours des machins en orbite et les lanceurs n'atteignent pas de tells vitesses (heureusement d'ailleurs, vers mach 10 ça commence sérieusement à cramer).
Il faudrait peut-être (si tu le souhaites) que tu exposes plus précisément ce que tu cherches à faire. On pourra alors donner des infos/solutions/conseils...
(car "mettre un objet en orbite", c'est franchement un peu court comme explication)
Dernière modification par Deedee81 ; 15/03/2020 à 14h48.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Oui, en plus à pression faible, çaveut dire que vous voulez estimer les frottements en fonction de la vitesse, mais aussi en fonction de la densité de l'air...
Déjà qu'en fonction d'un seul paramètre, ça va pas être simple, alors de deux...
\o\ \o\ Dunning-Kruger encore vainqueur ! /o/ /o/
Des calculs vous donneront une incertitude encore plus grande que celle de la densité de l'air que vous indiquez.
Bonjour Deedee81,
Pourquoi dis-tu que la vitesse de mise en orbite ne dépasse pas Mach 10 ?
Peut-être ai-je mal interprété ce que tu voulais écrire.
La vitesse de satellisation en relativement basse altitude (mais hors des couches denses de l'atmosphère) est d'environ 7900 m/s, soit pas loin de Mach 20.
Il serait mieux cependant de ne pas utiliser l'unité Mach X si on se trouve "presque" sans air.
Dans un lancer de satellite (à quelques centaines de km de la Terre) , on atteint au final environ 7900 m/s ... mais l'air est tellement peu dense à ces altitudes que il n'y a que très peu de frottement.
Il me semble par exemple que pour Ariane V, on passe à environ :
200 m/s à l'alitude 7,5 km
1500 m/s à l'altitude 40 km
2800 m/s à l'altitude 75 km
3900 m/s à l'altitude 125 km
...
on a : Pression atmosphérique en fonction de l'altitude :
1013 hPa à h = 0m
384 hPa à h = 7500 m
10,13 hPa à h = 32 km
0,101 hPa à h = 64 km
Donc, lorsque le lanceur atteint des vitesses "considérables", la pression atmosphérique est très faible ... et donc les frottements pas si grands que cela.
Cela ne répond évidemment pas aux préoccupations de VBcoder.
Effectivement, je pense qu'il est nécessaire que je donne davantage d'information.
Je souhaite faire un simulateur de fusée, dans lequel on peut tenter de mettre un fusée en orbite.
Donc je voudrais pouvoir calculer les forces de traînée subies par la fusée (qui est un assemblage de cônes posés sur des cylindres) :
-- En dessous de Mach 8 (3000 m/s) jusqu'à 75km quand il y a encore un peu d'air
-- Au dessus de Mach 10, dans la thermosphère, dans le quasi vide, pouvoir estimer la traînée même si elle est faible
Merci Black Jack 2 pour les infos que tu as apporter.
J'aimerais donc avoir les forces de traînée sur ce sur type d'objet, avec plus ou moins de précision.
Sachant que la fusée peut avoir une vitesse pas uniquement selon son axe.
Comment avoir au moins un idée des forces de traînée à Mach 20 dans le presque vide ?
Est-ce que cette traînée est proportionnelle à la densité de l'air et à la surface exposée ?
Salut,
A faible vitesse je pense qu'on pourrait donner une estimation grossière.
Mais à Mach20 et en plus une telle forme, il va falloir un super calculateur pour donner une estimation.
De toute façon, a vue de nez, je dirai que ça va.... fondre !!!!
(Mach 20 c'est énorme)
EDIT non correction, tu as dit dans le presque vide. Donc ça ça va. Mais le calcul reste aussi horrible.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Alors peut-être l'ordre de grandeur ?
On doit bien pouvoir calculer à peu près log(Force) non ?
L'ordre de grandeur peut-être. Si quelqu'un a ça....
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
L'ordre de grandeur, globalement j'aurai dit un truc en rho v²/2 fois le maître-couple (la somme de la section des cylindres). Sorti de là...
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C'est déjà pas mal, au moins on a un ordre de grandeur (mais c'est fameux comme valeur, même à faible densité, sauf à avoir quelque chose de vraiment très raréfié).
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
La loi rho S v²/2 me parait rester grossièrement valable. avec S = Maitre couple
Dernière modification par harmoniciste ; 17/03/2020 à 14h40.
La surface de maitre couple est assimilable à une plaque plane.
Dans les villages gaulois, ils ne sont jamais tous d'accord. Jules César
Ben au Cx près (et en supposant que le fluide reste un fluide au sens de NS), c'est valable... Maintenant la valeur du Cx en fonction de la vitesse, c'est une autre histoire...
Mais bon, pour un ordre de grandeur c'est déjà une première approche...)
Heu non... pas spécifiquement en tous cas : https://fr.wikipedia.org/wiki/Ma%C3%AEtre-coupleLa surface de maitre couple est assimilable à une plaque plane.
on appelle maître-couple la section transversale maximale d'un véhicule.
Dernière modification par obi76 ; 17/03/2020 à 15h50.
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Si la densité est faible ça peut rester une assez bonne approximation.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
En supersonique je ne pense pas...
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Les navires ont l'antériorité de quelques siècles, reste que la surface maximale est celle à prendre en compte, maintenant quand on sait qu'à ces vitesses les tourbillons de l'air ronge parfois le métal, le calcul simple reste vraiment un ordre de grandeur.on appelle maître-couple la section transversale maximale d'un véhicule.
Dans les villages gaulois, ils ne sont jamais tous d'accord. Jules César
on est tout à fait d'accord...
\o\ \o\ Dunning-Kruger encore vainqueur ! /o/ /o/
