L’Hydrodynamique c’est fantastique !

22 juillet 2007

Dans le même esprit que « plouf ou plop« , voici un autre phénomène hydrodynamique étonnant : le rebond d’un filet de liquide sur une surface du même liquide en déplacement !

Cet effet est du à la présence d’un coussin d’air entre les deux liquides. Visiblement, la surface des liquides où se promènent nos bateaux est plus intrigante encore que les profondeurs.

Références:


A bord de l’Hydroptère

11 juillet 2007

Lu sur myfreesport.fr un excellent article intitulé « vol transatlantique à 5m d’altitude » sur l’Hydroptère, illustré par cette surprenante photo de Francis Demange/Gamma

hydroptere1182431484.jpg

 


Video MacQuarie

11 juillet 2007

David m’a signalé ce reportage de 10 minutes sur MacQuarie Innovation

(la première minute est le générique de l’émission australienne « On The Water« )


Windsurf : ailerons et spinout

6 juillet 2007

Suite à quelques commentaires récents au sujet des ailerons de windsurf ici, voici un petit article sur l’importance de ce petit foil vertical.

Rôle et conception

l’aileron (« fin » en anglais) crée par effet hydrodynamique la force qui s’oppose à la dérive due à la composante de la portance de la voile perpendiculaire à la trajectoire.


forces sur une planche à voile, tiré de [2], forces en livres (lbs)

Pour une planche bien équilibrée, la position optimale du planchiste et de sa voile implique une force latérale sur l’aileron d’environ le tiers du poids total, soit environ 50 kg au maximum.

Les ailerons de windsurf ont un profil symétrique permettant de les utiliser sur les deux bords. La force latérale est créée par un « angle d’attaque » entre la direction d’écoulement de l’eau et l’axe de la planche : le nez de la planche pointe dans une direction légèrement plus au vent que le cap suivi. L’angle d’attaque dépend du profil, mais surtout de la surface de l’aileron : plus l’aileron est grand, plus l’angle d’attaque nécessaire à créer la force latérale est faible.

Le « spinout »

la FAQ de windsurf.rec (en anglais) décrit un phénomène qui surprend parfois les planchistes dans des conditions extrêmes: le « spinout ». Il se manifeste comme un lof brusque, glissade de l’arrière de la planche comme si l’aileron s’était cassé brutalement.

3 causes distinctes ou combinées peuvent provoquer la perte d’efficacité de l’aileron:

  1. le décrochage, du à une angle d’incidence trop élevé : l’écoulement de l’eau devient alors turbulent autour de l’aileron
  2. la ventilation, due à la présence d’air sous la planche ou de bulles dans l’eau, notamment en réception de saut où l’angle d’incidence peut simultanément être momentanément élevé. L’aileron se trouve alors dans un mélange eau-air turbulent et peu dense.
  3. la cavitation, souvent invoquée par ces frimeurs de planchistes sur les blogs ;-). Comme elle ne peut se produire que vers 40-45 noeuds, seuls les chasseurs de records ont peut-être « réussi » à créer une bulle de vide autour de leur aileron…

Remèdes

  1. en cas de décrochage (= spinout à basse vitesse), les conseils [4], [5] sont :
    1. réduire la pression sur le pied arrière, voire le tirer à soi en soulevant rapidement la planche par le strap. Ceci réduit instantanément l’angle d’attaque. et rétablit l’écoulement laminaire.
    2. réduire la surface de voilure. Finian Maynard a réalisé son record avec une voile de 5m², soit la moitié des 10m² permis par la classe !
    3. augmenter la taille de l’aileron. Maynard en avait un de 28 cm [3]
  2. pour éviter la ventilation, il faut maintenir la planche en contact avec l’eau, donc absorber les vagues avec les jambes plutôt que de sauter à tout va. Il existe apparemment aussi des jupes anti-ventilation censées empêcher l’air de se glisser sous la planche, mais je n’ai pas trouvé d’information concrète à ce sujet
  3. atteindre plus de 50 noeuds en windsurf exige des ailerons spécifiques car la cavitation est inévitable à ces vitesses. Quelques pistes:
    1. usiner les ailerons plutôt que les mouler, pour une meilleure précision du profil [7]
    2. concevoir des ailerons à profil asymétrique, utilisables sur un seul bord mais à angle d’attaque proche de 0°
    3. utiliser des profils supercavitants

Références:

    1. The Drake Chronicles Page : Physics of Windsurfing sur star-board.com
    2. Jim Drake « An Introduction to the Physics of Windsurfing« , 2005
    3. A. Kunoth, M. Schlichtenmayer, C. Schneider « Speed Windsurfing: Modeling and Numerics « , 2006, Int. J. of Numerical Analysis and Modeling, Computing and Information, Volume 4, Number 3-4, Pages 548–558
    4. discussion sur plusieurs thèmes dont le spinout sur le forum de Starboard.
    5. FAQ de windsurf.rec (en anglais)
    6. interviews de Ian Fox et Martin Van meurs sur windsurf.me.uk
    7. Airfoil Designs Help Improve Sailboard Performance, Gerhard Opel, Tectonics, Maui

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