Préambule

"Pourquoi avoir choisi de réaliser une soufflerie?" est une question légitime et que nous entendons beaucoup trop.

Le choix du projet a été assez rapide: pour notre travail nous devions avoir un projet pour l'année; et nous souhaitions un projet concret et complet, dans lequel nous verrions beaucoup de nouveaux concepts, qui nous permettrait de mettre en oeuvre les compétences acquises pendant les heures de cours de Science de l'Ingénieur.

De plus, nous nous souvenions de nos cours, pendant le BIA, d'aéronautique et de principe physique du vol, cour purement théorique, et nous nous disions qu'il pourrait être utile d'illustrer ces connaissances théoriques avec une vision pratique de ce cours.

L'équipe WindTunnel est composée de 5 personnes. Durant ce projet, nous avons collaboré avec l'Institut Supérieur de l’Aéronautique et du Spatial (ISAE Sup'aéro).

Objectif:

L'objectif officiel du projet est de réaliser une zone de test afin de "mesurer les efforts fournis par un solide soumis à un flux d'air laminaire et constant".

Nous voulons réaliser un objet simple, fonctionnel et ergonomique afin de montrer certains phénomènes qui sont difficiles à expliquer de manière théorique, comme la portance ou la traînée aérodynamique.

Design préliminaire

Dans les premiers plans de la soufflerie, nous avions adapté ses dimensions selon certains critères ergonomiques.

Très vite et au fruit de notre collaboration avec Isae Sup'aéro, notamment le docteur T.Bridel-Bertomeu, nous nous sommes rendus compte de certains problèmes liés au fluide: il nous fallait un divergent plus long.

Calculs Préliminaires

Calcul_longueur_divergent.pdf

Ici, le calcul de la longueur du divergent pour que l'angle d'ouverture soit compris entre 6 et 8°. Nous avons conclu à une ouverture de 7°, soit une longueur de 1m.

WD - vitesse maximale.pdf

Ici, le calcul théorique de la vitesse de l'air dans la soufflerie. Nous ne disposions alors que des caractéristiques des ventilateurs.

Modèle Multi-physique : Inventor

Le design final de la soufflerie et sa représentation en 3 dimensions.

Pour l'ergonomie, nous avons décidé de la construire et de l'assembler en 3 parties: la soufflerie est démontable et réassemblable à souhait pour faciliter le transport. Nous avons conçu des poignées à chaque partie pour faciliter le transport.

Sur ce modèle-ci, le divergent est équipé de 9 grands ventilateurs. Nous avons en tout 3 configurations possibles: p9 (avec 9 petits ventilateurs), g8 (avec 8 grands ventilateurs) et t17 (avec 9 petits et 8 grands ventilateurs).

Simulations

xvel.mp4

Ici, les simulations produites par Sup'Aero sur notre design préliminaire. On voit bien le décrochage de l'air en sortie de divergent et donc la nécessité d'adapter la longueur du divergent.

Nous arrivons une vitesse de 15 m/s.

De nouvelles simulations que nous avons réalisées sur le dernier design de la soufflerie nous confirme que nous avons très peu de décrochage; mais que la vitesse a été un peu surévaluée: nous obtenons 5m/s en simulation.

Réalisation & premiers tests

Premier essai de la soufflerie en disposition p9.

La Soufflerie est entièrement réalisée en bois, en médium de 3mm, découpée à l'aide d'une découpeuse laser, ce qui nous permet une grande précision de découpe et un minimum de risques à la découpe.

Test de la soufflerie en disposition P9:

Mise en place d'un dispositif expérimental visant à mesurer la vitesse à l'intérieur de la veine d'essai. Ici, on mesure 5,47 m/s.

Informatique

Dispositif informatique permettant de mesurer la traînée et la portance.

A gauche, une photographie du système réel, à droite un schéma de fonctionnement du système.

Le code source de la gestion du capteur (Open source)

Nous utilisons notre connaissance du capteur, i.e. que nous savons que la fonction Valeur=f(force) est affine; ainsi nous déterminons les valeurs de façon empirique sur les deux jauges pour les calibrer. Le premier calibrage est automatique et se fait à vide.

Une nouvelle fonction permettant de recalibrer le capteur et un écran ont été ajoutés.

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