Distribution de portance et distribution de corde

JC Tourniaire a écrit:

Olivier,

Je regarde ton fichier Excel et j'ai des choses étranges.

Avec Xfoil je charge le MH32 à 35901 Reynolds et j'obtiens Cl = 0.1661 et pas Cl = 0.182 comme toi ???
J'ai aussi des écarts pour les autres valeurs de Reynolds mais c'est là le plus flagrant.

Il sort d'où ton MH32 ?
Envois moi ton fichier source, je suis perplexe...

@+

JCT

Voilà un point intéressant. Il me semble en effet avoir déjà vu des différences entre les polaires obtenues avec XFLR5 et celles obtenues avec profili . Mais je n'ai jamais pris le temps de creuser la question, alors si quelqu'un prend le temps d'examiner la chose, le résultat m'intéresse
(de toute façon à un reynolds aussi faible que Re=36901 le résultat relève plus de la foi que de la réalité, même avec Xfoil)

TP

Bonsoir Thierry,
Effectivement notre exemple est peut être un peu extreme, car a ces faibles nombres de reynolds il est vrai que les simulateurs numériques sont un peu dans les choux.
Mais l'idée est de vulgariser la méthode, après a chacun de l'adapter a son ou ses modèles f3k, f3j, f3f, f3b ou tout autre modèle.
a+
Olivier Segouin

Bonsoir,

A sources et logiciel identiques, on doit retrouver le même résultat numérique. Ensuite il reste le chemin long et douloureux de la théorie vers la pratique.

Je croit savoir d'où ça vient la différence numérique qui nous intéresse. Lorsque je charge ton fichier dans Xfoil (après avoir viré les commentaires en bas de fichier), j'ai le message suivant :



C'est donc le nombre de point décrivant le profil qui est trop faible et surtout mal répartis. Ici 61 points seulement. Pour fixer l'ordre de grandeur, DRELA en met 170 pour définir ses profils et par défaut il y a 140 points dans Xfoil lorsque l'on utilise la fonction de lissage PANE.

En effet, Xfoil créé un découpage de la surface afin de calculer les différentes grandeurs physiques impliquées dans les équations de la mécanique des fluides. Si ce découpage est mauvais, notamment au niveau du bord d'attaque, c'est donc mal parti pour avoir quelque chose de précis.

Pour corriger il faut lisser et généralement augmenter le nombre de point. Dans Xfoil on le fait avec la fonction PPAR en changeant le paramètre N. Le rappel de cette fonction se fera ensuite avec la fonction PANE. Dans XFLR5, c'est Design->Refine globally (PANEL).

Dans notre cas, j'ai les chiffres suivants dans Xfoil avec ce MH32 :

- 61 points (source originale), Re=35901, alfa = 2° : Cl = 0.1813
- 61 points (PPAR, N = 61), Re=35901, alfa = 2° : Cl = 0.1155
- 140 points (PPAR, N = 140), Re=35901, alfa = 2° : Cl = 0.1665
- 170 points (PPAR, N = 170), Re=35901, alfa = 2° : Cl = 0.1757
- 280 points (PPAR, N = 280), Re=35901, alfa = 2° : Cl = 0.1938

Comme quoi il faut faire attention à tous ces petits détails.

Bon bientôt la suite de la méthode...


@+

JCT

Pourquoi étudier un profil sous Xflr5 et analyser la distribution de portance sous Excell, alors que l'on peut rentrer directement sa géométrie daile sous xflr5, et que celui-ci calcule le coefficient d'Oswald?

Avec Visuaero vous avez les calculs et présenté beaucoup plus convivialement qu'avec xfoil, sans parler de la facilité d'emploi.






Ce programme permet également le calcul du planeur complet par rapport au planeur idéal (aile elliptique).

Et bien d'autres choses.

Pourquoi ignorer ce programme ?

C'est peut être son prix....

Bonjour,
Effectivement, dans nos citations nous avions oublié visuaero http://visuaero.free.fr/ réparation faite .
Boris, c'est quoi le nom de ton extra terrestre ;o) houla nous n'en sommes pas encore là !
le but premier de ce topic n'est pas d'apporter le résultat final, mais d'apporter la méthode, et l'avantage d'excel par rapport a beaucoup de logiciel c'est que de base rien n'existe, alors tu es obligé de comprendre ce que tu fais !
Peut être que Xflr5 est le produit idéal, peut être est ce visuaero, mais avant de pouvoir juger essayons de comprendre.
En tout les cas aucun de ces logiciels ne permet une optimisation AUTOMATIQUE de la distribution de la portance !
Bon pour revenir a notre étude, effectivement Jean Claude en modifiant le nombre de point de mon profil en passant le Panel à 140, j'obtiens des résultats différents.
Remarques : Pour pouvoir comparer des choses il faut absolument être sur de ces données de départ, et que ces logiciels malgré leur puissance, demande une bonne maitrise des données saisies
Lien de la feuille excel corrigée : http://model.glider.free.fr/fichiers/03_distribution_de_portance.xls

Thierry Platon a écrit:

de toute façon à un reynolds aussi faible que Re=36901 le résultat relève plus de la foi que de la réalité, même avec Xfoil

Salut Thierry,

Je comprends tout à fait cette remarque, mais en réalité on est même à plus faible Re que ça (je pense qu'on est même en dessous de 25km/h), est-ce qu'il y a des solutions numérique pour faire des calculs plus réaliste à faible Re? ou est-ce que la vrai soufflerie est la seule solution?

A+

Erik

Bonjour,

Je vois que l'on commence à se poser les bonnes questions. C'est le préliminaire indispensable pour avancer et surtout innover.

Reprenons notre exemple. Comme on l'a vu précédemment, la répartition de portance n'était pas idéale pour un angle de 2° et un nombre de Reynolds de 100 000 sur l'implenture.



Maintenant on ne change rien d'autre que l'angle d'attaque. Pour avoir une bonne vision de la distribution pour les différents angles d'attaque, on norme la portance à la valeur de la première corde. Soit 100 mm dans notre exemple.
Et là surprise !



Mais pourquoi, sans changer les cordes ni la vitesse de vol, on se retrouve avec une distribution de portance variant avec l'angle d'attaque ?

L'auriez vous vu dans VisuaeroXflr5 ??

Et qui est ce Mr Oswald d'ailleurs ???

Je vous laisse réfléchir...


@+

JCT

Hello Jean Claude,
J'ai repris dans la fiche excel ton calcul, j'ai refais la moulinette et j'obtiens effectivement la même courbe que toi pour 6°
ben si je comprend bien c'est pile poil bon cela suit bien l'ellipse, conclusion je ne touche a rien mon aile est tip top ...mais comment optimiser la portance pour tous les angles d'incidence ?
mon modèle ne sera performant que sur un angle prédéfini ?
Fiche excel : http://model.glider.free.fr/fichiers/04_distribution_de_portance.xls
a+
Olivier Segouin

moi je l'ignore pas visuaero, pour l'utiliser depuis longtemps, j'adore ce logiciel ^^

le seul hic, c'est le manque de gestion des ailes multiprofil ( ou alors je sais pas faire ^^ )

il permet de comparer les courbes pour plusieurs planeurs d'un coup, quel gain de temps !

et de plus il permet d'estimer plus que correctement son Vé optimal, etc...
bref qdb !

Salut tout le monde!

Si je peux apporter ma maigre expérience en XFLR5 entre deux pages de rédactions, il est en effet important de blinder le nombre de panneaux ou points du profil. Il me semble que la limite est à 200 points pour la partie 2D de XFLR5.
C'est bien aussi d'aller voir quel Ncrit on choisit pour exécuter ses polaires. Par défaut la valeur est à 9. Ça correspond à une soufflerie peu turbulente. Si on veut des résultats moins optimistes et peut être plus proche de la "réalité" en particulier à faible Reynolds, ça peut être une bonne idée de jouer sur ce paramètre en le faisant tendre vers des valeurs plus faibles.
Pour les lancers mains qui volent à basse altitude dans de l'air assez turbulent c'est sûrement intéressant.
La vrai soufflerie à des reynolds proches de 30000 ou en dessous peine aussi à donner des résultats précis car beaucoup d'incertitudes de mesure apparaissent alors sur les forces et la pression dynamique.

Bon courage.

A+

Boris

pour Oswald,
c'est peut être :
un roi ou Duc ou encore un archeveque anglais
un philosophe révolutionnaire
un compositeur de musique canadienne
une chanteuse
un éditeur
un assassin de JFK
ou un astronaute

à vous de choisir hihihi

trève de blague wikipédienne, je connais pas non plus lol

Bonsoir,

C'est perdu Nicolas. Il n'est ni chanteur, ni astronaute, ni philosophe.

W. Bailey Oswald a soutenu une thèse en 1932 sur "La répartition des forces transversales sur les corps ellipsoïdes et quasi ellipsoïdes se déplaçant dans un flux de potentiel arbitraire" devant un jury dans lequel se trouvait un certain Théodore Von Kármán (oui le même monsieur des raccords fuselage/ailes ).

Depuis ses travaux, on parle de facteur d'efficacité d'Oswald pour quantifier le fait qu'une répartition de portance est plus ou moins elliptique.

Bonne

JCT

j'aurai tenté wikipédia est un traitre

je dormirai moins con ( y'a d'la marge pour tout les jours )

Pareil que Nicolas, qui la dit mieux que moi.

Bonjour,

Voici la réponse à la question : Pourquoi la répartition de portance change avec l'angle d'attaque ?

Lorsque l'on trace les courbes portance/angle d'incidence pour les différents nombre de Reynolds de notre exemple, cela devient très clair :



Lorsque l'on utilise une distribution de corde elliptique, on prend le pari que le coefficient de portance du profil ne change pas avec le nombre de Reynolds.

Or ici, on vois bien que notre pauvre MH32 n'aime pas les faibles nombre de Reynolds. On parle parfois de nombre de Reynolds critique.

Pour 6° cela va encore si on ne regarde pas la dernière nervure. Mais pour 2° c'est pas terrible comme comportement. L'utilisation de plusieurs profils devient nécessaire si on veux améliorer les choses.


@+

JCT

Salut

Quand on met plusieur profil sur une meme aile le plus souvent la repartition de portance est bonne sur une plage de cz reduit ( on se debrouille pour que calculé l'aile afin que la repartition portance soit elliptique par exemple a la finesse max , ou l'on veut en fait) , sortie de cette zone favorable la repartion de portance n'est plus elliptique du tout voire meme dangeureuse. C'est la que l'on voit les ailes prendre des formes bizarre quand le planeur accelere.

Gilles

Gilles et c'est là ou l'optimisation et le gain sont le plus important,
Hello JC, si je comprend bien il ne me reste donc plus que 2 solutions pour améliorer mon aile
augmenter la corde pour augmenter le coefficient Cl, ou modifier le profil !
le plus simple pour l'instant c'est la modification de corde, je vais augmenter la corde pour toutes les valeurs de Cl < Cl elliptique
Par contre des que modifie la corde, je dois me retaper les calculs de Cl .... un vrai travail de fourmis, et puis pas facile de trouver la bonne valeur de corde pour avoir le Cl idéal ;o(
n'existe t'il pas un outil informatique qui ferait des itérations ? pour me donner la valeur idéale ? mais que fait XFLR5 ... ;o(
Bon je retourne a mes itérations et je vous livre mes résultats ce soir
a+
Olivier Segouin

peu etre ce logiciel est plus facile a utiliser que xflr5

Il ma fallu 5 mn pour arriver a cela et l'on peu changer rapidement les valeurs de corde et autre pour ce rapprocher de la repartition de portance souhauté . Par contre il ne tient que que de l'aile.

On peu changer de cz et le braquage des volets

Il utilise la souflerie eppler

Gilles

Olivier tu as une troisième solution possible: essayer de prendre un profil qui accepte mieux ces faibles nombres de Reynolds (AG44ct par exemple).
XFLR5 ne fera pas les itérations à ta place mais en revanche une fois que tu as ton "réseau" de polaires tu peux modifier une corde et relancer le calcul pour l'aile, ce qui est assez rapide.
Si tu n'as jamais utilisé XFLR5 pour une aile rendez-vous section 5.14 des "Guidelines".
Pour voir la répartition de la portance de ton aile:
Application -> Wing Design
View -> Operating Point
Operating Point -> Show Elliptic Loading

Ensuite il faut le bon graph :
Clic-droit -> View -> Graph 4 , ou bien Clic-droit -> Graph -> Variable... -> Local Lift C.Cl/M.A.C.

@+ Anthony

Erik Richards a écrit:

Salut Thierry,

Je comprends tout à fait cette remarque, mais en réalité on est même à plus faible Re que ça (je pense qu'on est même en dessous de 25km/h), est-ce qu'il y a des solutions numérique pour faire des calculs plus réaliste à faible Re? ou est-ce que la vrai soufflerie est la seule solution?

A+

Erik

Hello Erik

Non, je ne sais pas si il existe, à faible Re, des solutions numériques parfaitement fiables même avec de gros ordinateurs. Par contre je sais que même à des Re plus élevés les résultats des différents logiciels cités dans ce post ne sont pas d'une précision diabolique.
J'ai en effet participé l'année dernière à un exercice très intéressant proposé par Matthieu Scherrer. Cet exercice consistait à demander à différents volontaires de calculer par les méthodes et les logiciels de leur choix les caractéristiques aérodynamiques d'un modèle existant (le Jibe2 de François Lorrain) puis de comparer les résultats obtenus aux mesures faites en soufflerie sur le modèle réel.
Différents logiciels ont été utilisés (en plus Xfoil ou de ses déclinaisons):
- Miarex de Matthieu Sherrer
- AVL de Mark Drela
- Visuaero
- XFLR5 V3
- XFLR5 V4

Les résultats sont là (voir le fichier excel d'avril 2008):
http://sailplane-matscherrer.blogspot.com/search/label/Aerodynamics

Comme on peut le constater, même à des Re de plus de 150000 ou 300000 les résultats sont assez dispersés, et aucun logiciel ne s'en sort vraiment bien (si les résultats sont correct dans un domaine, ils sont sensiblement moins bons dans un autre domaine ...). Mes propres résultats (obtenus avec de simples fichiers excel) ne sont pas plus faux que les autres, bien au contraire.

Autre enseignement de cet exercice : les mesures en soufflerie ne sont pas non plus un travail facile (plusieurs séries de mesures donnent des résultats assez différents ....)

TP

intéressant mais pas rassurant hihihi

maumejean gilles a écrit:

Salut

Quand on met plusieur profil sur une meme aile le plus souvent la repartition de portance est bonne sur une plage de cz reduit

Gilles

Oui c'est ce qui se passe quand on fait ça sans critère précis pour choisir les profils. Mais si justement on choisit les profils pour que les courbes Cz=f(alpha) se superposent le plus possible, alors c'est tout le contraire : la "zone favorable" s'élargit. D'où l'intérêt des évolutions de profils .

Autre point dont il faut se rappeler : avoir une répartition de portance elliptique n'est pas un but en soit. Le vrai but est de réduire le Cx induit de l'aile. Or celui-ci varie comme le carré du Cz:

Cxi = k. Cz²/pi*allongement (k = facteur d'Oswald, Cz = Cz de l'aile)

A faible Cz la traîné induite est donc très faible, il n'y a donc pratiquement aucun intérêt à rechercher une répartition elliptique pour les faibles valeurs de Cz, par contre avoir une bonne répartition à fort Cz est fondamental.

TP

D'un autre coté , le fait d'avoir une répartition de portance elliptique sur une aile oblige d'avoir une corde au saumon tres petite , donc un nombre de reynold trop faible pour que le profil fonctionne bien . Il est possible que ce qu'on croix gagner en trainée induite s'envole en fumée par le mauvais rendement des saumons , surtout a basse vitesse?

Gilles

Bonsoir à tous,

Je me rend compte que pas mal de monde s'intéresse au sujet. Donc j'ai bien fait de lancer le sujet en fait.

Anthony a écrit:

Olivier tu as une troisième solution possible: essayer de prendre un profil qui accepte mieux ces faibles nombres de Reynolds (AG44ct par exemple).

Je classerais plutôt cette troisième solution avec la solution "on modifie le profil".

Anthony a écrit:

XFLR5 ne fera pas les itérations à ta place mais en revanche une fois que tu as ton "réseau" de polaires tu peux modifier une corde et relancer le calcul pour l'aile, ce qui est assez rapide.

Ce qui me gêne un peu dans XFLR5, c'est que le logiciel interpole linéairement entre des polaires qui ont été calculées à l'avance. Il me semble que nous avons à faire à des phénomènes non-linéaires qui méritent plus de précision. Je ne te parle même pas de quand tu veux faire des volets avec des braquages et des profondeurs de volets différents

Thierry PLATON a écrit:

si justement on choisit les profils pour que les courbes Cz=f(alpha) se superposent le plus possible, alors c'est tout le contraire : la "zone favorable" s'élargit. D'où l'intérêt des évolutions de profils.

C'est exactement ça que je voulais faire comprendre sur notre exemple MH32 où ça ne marche visiblement pas.

Merci aussi Thierry pour avoir rappelé les infos sur le Jibe² "mesuresVScalculs". Je vais regarder ça de plus près.

Gilles a écrit:

D'un autre coté, le fait d'avoir une répartition de portance elliptique sur une aile oblige d'avoir une corde au saumon très petite, donc un nombre de reynold trop faible pour que le profil fonctionne bien. Il est possible que ce qu'on croit gagner en trainée induite s'envole en fumée par le mauvais rendement des saumons, surtout a basse vitesse?
Gilles

Normalement avec l'approche que j'essaye d'expliquer on montre que le dernier tiers de l'aile demande de l'attention pour fonctionner normalement. On va essayer de faire évoluer notre exemple basique pour illustrer cela.


Bonne

JCT