Aérodynamique : physique et concepts de base

Auteur(s) :

Cousteix, Jean (1947-....) Découvrir l'auteur

Résumé

Une première approche de l'aérodynamique, axée sur la compréhension des phénomènes et les concepts de base. ©Electre 2016

Autre(s) auteur(s)
- Gouverneur, Catherine
Éditeur(s)
- Cépaduès
Date
- 2016
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (294 p.) ; 24 x 17 cm
Collections
- Sciences mécaniques : de l'étudiant au chercheur
Sujet(s)
- Physique
- Aérodynamique
ISBN
- 978-2-36493-525-9
Indice
- 532.2 Hydrodynamique, hydrostatique, capillarité, aérodynamique
Quatrième de couverture
- Cet ouvrage est une première approche de l'aérodynamique axée sur la compréhension des phénomènes et les concepts de base. La finalité de l'aérodynamique externe est de déterminer les efforts qui s'exercent sur l'avion ou sur une partie de l'avion, comme l'aile, la dérive, l'empennage. Ces données sont essentielles pour définir les performances qui conditionnent la puissance des moteurs et permettent d'établir les qualités de vol. Elles servent également à étudier la tenue mécanique des composantes de l'avion.
  La présentation et l'explication des phénomènes physiques rencontrés dans l'écoulement autour d'un profil d'aile d'avion sont largement développées : portance, traînée, écoulement non visqueux, couche limite et décollement.
  Des méthodes de calcul et d'analyse simples ainsi que de nombreux exercices d'application corrigés illustrent la physique des écoulements décrite dans les différents chapitres.
  Le document proposé, simple et concis, permet d'acquérir les fondements nécessaires pour le futur ingénieur, étudiant de niveau L3 ou M1 se passionnant pour l'aéronautique, comme pour l'enseignant chercheur désireux d'avoir une vision synthétique du domaine.
Tables des matières
- - Aérodynamique Physique et Concepts de base
  - Jean Cousteix/Catherine Gouverneur/Catherine Potel/Philippe Gatignol
  - Cépaduès-Éditions
  - Sommaire i
  - Notations principales iii
  - 1 Présentation générale 1
  - 2 Modèle mathématique 5
  - 2-1 Modèle du milieu continu5
  - 2-1-1 Hypothèses5
  - 2-1-2 L'hypothèse de milieu continu en aérodynamique7
  - 2-1-3 Modèles d'écoulements8
  - 2-2 Modèle thermodynamique pour l'air8
  - 2-2-1 L'air considéré comme gaz idéal8
  - 2-2-2 Viscosité et conductibilité thermique9
  - 2-3 Écoulements incompressibles10
  - 2-3-1 Transformations isentropiques10
  - Exercices12
  - 3 Description du mouvement 13
  - 3-1 Variables lagrangiennes13
  - 3-2 Variables eulériennes14
  - 3-3 Trajectoires, lignes de courant, lignes d'émission15
  - 3-3-1 Trajectoires15
  - 3-3-2 Lignes de courant16
  - 3-3-3 Lignes d'émission16
  - 3-3-4 Écoulement stationnaire17
  - 3-3-5 Exemple18
  - 3-4 Circulation de la vitesse19
  - 3-5 Lignes et surfaces tourbillonnaires19
  - 3-5-1 Flux de la vorticité à travers une surface19
  - 3-5-2 Lois de Helmholtz20
  - 3-6 Dérivée particulaire21
  - 3-6-1 Dérivée particulaire d'un scalaire21
  - 3-6-2 Dérivée particulaire d'un vecteur22
  - 3-7 Dérivée le long d'une ligne de courant22
  - 3-8 Domaine matériel23
  - 3-9 Dérivée d'une intégrale de volume sur un domaine matériel23
  - 3-10 Application du théorème de Leibniz-Reynolds25
  - 3-10-1 Lemme fondamental25
  - 3-10-2 Variation du volume d'un domaine matériel25
  - 3-10-3 Équation de continuité25
  - 3-10-4 Retour sur le théorème de Leibniz-Reynolds26
  - Exercices27
  - 4 Déformation d'un domaine fluide 29
  - 4-1 Déplacement d'un segment fluide29
  - 4-1-1 Dérivée particulaire d'un vecteur fluide29
  - 4-1-2 Dérivée particulaire du produit scalaire de vecteurs fluides30
  - 4-1-3 Tenseur rotation et vecteur rotation31
  - 4-2 Déformation des éléments fluides32
  - 4-2-1 Vecteur vitesse de déformation32
  - 4-2-2 Allongement32
  - 4-2-3 Cisaillement33
  - 4-2-4 Variation de l'angle entre deux vecteurs33
  - 4-3 Variation de volume d'un domaine élémentaire35
  - 4-4 Application36
  - Exercices37
  - 5 Nombre de Reynolds 39
  - 5-1 Écoulement de Poiseuille39
  - 5-2 Profil d'aile40
  - 5-3 Nombre de Reynolds41
  - 5-3-1 Paramètre de similitude41
  - 5-3-2 Rapport des forces d'inertie aux forces visqueuses43
  - 5-4 Effets visqueux en aérodynamique43
  - 5-4-1 Couche limite laminaire43
  - 5-4-2 Écoulement typique autour d'un profil d'aile44
  - 5-4-3 Décollement45
  - 5-4-4 Écoulement laminaire. Écoulement turbulent46
  - 5-4-5 Portance47
  - 5-4-6 Traînée49
  - 5-4-7 Résumé49
  - 5-5 Effet de la pesanteur49
  - Exercices50
  - 6 Efforts aérodynamiques 53
  - 6-1 Géométrie générale de l'avion et de l'aile53
  - 6-1-1 Avion53
  - 6-1-2 Aile55
  - 6-1-3 Profil d'aile56
  - 6-1-4 Repère aérodynamique57
  - 6-2 Caractéristiques aérodynamiques d'un profil d'aile57
  - 6-2-1 Forces locales sur le profil57
  - 6-2-2 Efforts globaux58
  - 6-2-3 Centre de poussée - Foyer59
  - 6-2-4 Intégration des efforts locaux sur le profil60
  - 6-2-5 Coefficients aérodynamiques61
  - 6-3 Performances aérodynamiques d'un profil d'aile61
  - 6-3-1 Coefficient de pression pariétale61
  - 6-3-2 Décrochage63
  - 6-3-3 Courbes de performances63
  - 6-3-4 Exemples de résultats65
  - Exercices66
  - 7 Équations du mouvement 69
  - 7-1 Principes fondamentaux69
  - 7-2 Contraintes70
  - 7-2-1 Tenseur de Cauchy70
  - 7-2-2 Symétrie du tenseur de Cauchy71
  - 7-2-3 Interprétation du tenseur des contraintes71
  - 7-2-4 Modèle newtonien72
  - 7-3 Transfert de chaleur73
  - 7-4 Équations locales73
  - 7-4-1 Équation de continuité73
  - 7-4-2 Équation de quantité de mouvement73
  - 7-4-3 Équation d'énergie74
  - 7-4-4 Équation d'énergie cinétique74
  - 7-4-5 Autres formes de l'équation d'énergie75
  - 7-4-6 Résumé76
  - 7-5 Équations intégrales77
  - 7-5-1 Équation de continuité77
  - 7-5-2 Équation de quantité de mouvement77
  - 7-6 Théorème de la dynalpie78
  - 7-6-1 Efforts aérodynamiques78
  - 7-6-2 Bilan de dynalpie79
  - Exercices79
  - 8 Approximations à grand nombre de Reynolds 83
  - 8-1 Équations sans dimension83
  - 8-2 Équations d'Euler84
  - 8-3 Équations de Prandtl84
  - 8-4 Conditions aux limites85
  - 8-5 Couche limite86
  - 8-5-1 Interprétation des équations de couche limite86
  - 8-5-2 Équations en écoulement compressible87
  - 8-5-3 Résolution d'un problème de couche limite88
  - 8-6 Effet de la couche limite89
  - 8-7 Interaction entre l'écoulement non visqueux et la couche limite90
  - 8-8 Écoulement visqueux - Écoulement non visqueux92
  - Exercices94
  - 9 Effets de la viscosité 101
  - 9-1 Couche limite laminaire101
  - 9-2 Couche limite turbulente102
  - 9-3 Écoulement non visqueux - Couche limite102
  - 9-4 Influence du nombre de Reynolds104
  - 9-4-1 Écoulement sur plaque plane104
  - 9-4-2 Écoulement autour d'un cylindre circulaire106
  - 9-4-3 Comparaison entre la plaque plane et le cylindre circulaire109
  - 9-5 Écoulement sur un profil d'aile109
  - 9-6 Méthode simple de calcul de la couche limite110
  - Exercices111
  - 10 Propriétés générales des écoulements non visqueux 115
  - 10-1 Équations d'Euler115
  - 10-2 Théorème de Kelvin116
  - 10-2-1 Portance et circulation116
  - 10-2-2 Évolution de la circulation117
  - 10-2-3 Établissement de la circulation119
  - 10-3 Équation de Crocco120
  - 10-4 Célérité du son121
  - 10-4-1 Propagation d'une onde plane121
  - 10-4-2 Expression de la célérité du son pour un gaz idéal122
  - 10-4-3 Nombre de Mach123
  - 10-5 Écoulements stationnaires123
  - 10-5-1 Équations123
  - 10-5-2 Relation de Bernoulli123
  - 10-5-3 Relation de Saint-Venant124
  - 10-5-4 Grandeurs d'arrêt125
  - Exercices126
  - 11 Écoulements avec ondes de choc 129
  - 11-1 Écoulements subsoniques et supersoniques129
  - 11-2 Ondes de choc132
  - 11-2-1 Ondes de choc droites132
  - 11-2-2 Relations de choc pour un gaz idéal133
  - 11-3 Choc courbe137
  - 11-4 Généralisation140
  - 11-4-1 Surfaces de glissement140
  - 11-4-2 Ondes de choc141
  - 11-5 Écoulement dans une tuyère convergente-divergente142
  - 11-5-1 Définition des conditions critiques142
  - 11-5-2 Variation de la vitesse avec la section143
  - 11-5-3 Vitesse limite144
  - 11-5-4 Évolution de la pression et du nombre de Mach145
  - 11-5-5 Débit massique dans la tuyère146
  - 11-5-6 Tuyère amorcée147
  - Exercices147
  - 12 Écoulements stationnaires, bidimensionnels, incompressibles, potentiels 151
  - 12-1 Notion d'écoulement irrotationnel151
  - 12-2 Potentiel des vitesses153
  - 12-3 Écoulements potentiels154
  - 12-3-1 Équation du potentiel des vitesses154
  - 12-3-2 Circulation de la vitesse154
  - 12-3-3 Contours réductibles et irréductibles154
  - 12-3-4 Uniformité du potentiel des vitesses156
  - 12-4 Fonction de courant157
  - 12-4-1 Définition157
  - 12-4-2 Équation pour la fonction de courant157
  - 12-4-3 Débit massique157
  - 12-5 Potentiel complexe158
  - 12-6 Exemples de solutions élémentaires159
  - 12-6-1 Écoulement uniforme159
  - 12-6-2 Source et puits159
  - 12-6-3 Doublet161
  - 12-6-4 Tourbillon161
  - 12-6-5 Écoulement autour d'un dièdre163
  - 12-6-6 Distribution de sources ou de tourbillons164
  - 12-7 Méthode des singularités165
  - Exercices166
  - 13 Théorème de Zhukovskii 169
  - 13-1 Efforts aérodynamiques sur un profil d'aile169
  - 13-1-1 Formule de Blasius169
  - 13-1-2 Théorème de Kutta-Zhukovskii170
  - 13-1-3 Interprétation schématique172
  - 13-2 Écoulement autour d'un cylindre circulaire172
  - 13-2-1 Potentiel complexe172
  - 13-2-2 Composantes de la vitesse172
  - 13-2-3 Circulation173
  - 13-2-4 Coefficient de pression pariétale174
  - 13-2-5 Portance et traînée174
  - 13-3 Transformation conforme175
  - 13-3-1 Définitions et propriétés175
  - 13-3-2 Transformation canonique176
  - 13-3-3 Condition de Kutta-Zhukovskii177
  - 13-3-4 Transformation de Zhukovskii177
  - 13-3-5 Profils Zhukovskii178
  - 13-3-6 Écoulement sur une plaque plane en incidence179
  - Exercices179
  - 14 Théorie des profils minces 183
  - 14-1 Hypothèses de petites perturbations183
  - 14-1-1 Vitesse et potentiel des vitesses183
  - 14-1-2 Coefficient de pression184
  - 14-1-3 Conditions aux limites184
  - 14-2 Décomposition du profil185
  - 14-3 Conditions aux limites186
  - 14-4 Problème épais (cas non portant)186
  - 14-5 Problème squelettique (cas portant)187
  - 14-5-1 Modèle187
  - 14-5-2 Méthode de résolution187
  - 14-5-3 Coefficient de portance189
  - 14-5-4 Moment de tangage190
  - 14-5-5 Foyer190
  - 14-6 Modèle simplifié pour la plaque plane191
  - 14-7 Comparaisons à l'expérience191
  - Exercices193
  - 15 Théorie de la ligne portante 197
  - 15-1 Observations expérimentales197
  - 15-2 Modélisation198
  - 15-3 Loi de Biot-Savart199
  - 15-3-1 Champ de vitesse associé à un champ de rotationnel199
  - 15-3-2 Champ de vitesse induit par un filament tourbillonnaire200
  - 15-4 Modèle de la ligne portante201
  - 15-4-1 Circulation de la vitesse201
  - 15-4-2 Intensité de la nappe tourbillonnaire202
  - 15-4-3 Vitesse induite par les tourbillons libres203
  - 15-4-4 Équation de Prandtl203
  - 15-4-5 Résolution de l'équation de Prandtl205
  - 15-5 Portance et traînée205
  - 15-5-1 Cas général205
  - 15-5-2 Aile à distribution de corde elliptique206
  - 15-6 Comparaisons à l'expérience208
  - Exercices210
  - A Compléments mathématiques 213
  - A-1 Utilisation des tenseurs213
  - A-1-1 Produit contracté de tenseurs213
  - A-1-2 Produit tensoriel213
  - A-1-3 Tenseur unité214
  - A-1-4 Produit vectoriel de deux vecteurs214
  - A-1-5 Opérateurs tensoriels215
  - A-2 Intégrale en valeur principale de Cauchy218
  - A-3 Fonction d'une variable complexe [6, 7]219
  - A-3-1 Dérivabilité219
  - A-3-2 Conditions de Cauchy-Riemann219
  - A-3-3 Fonction analytique219
  - A-3-4 Pôle220
  - A-3-5 Théorème des résidus220
  - B Corrigé des exercices 221
  - Table des matières 271
  - Bibliographie 277
  - Index 281
Origine de la notice:
- Electre