Vitesse apparente, et angle apparent

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Modelisation hydrolienne dans heliciel

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La Vitesse apparente, et l'angle apparent déterminent le vrillage des pales des helices

Lorsqu' un cycliste se déplace sur une route a 30 km/h par un jour sans vent, la vitesse relative du vent sera pour lui de 30 km/h. Ce cycliste peut dire que le vent apparent est de 30 km/h et qu'il vient de face.Si le vent se lève et qu'il se met à souffler perpendiculairement a sa route, la vitesse relative du vent apparent sera composée de la vitesse du cycliste et de la vitesse du vent.

Si le vent souffle perpendiculairement avec une vitesse de 1 km/heure le vent apparent sera composé principalement de la vitesse du cycliste et sera presque de face
si le vent souffle a 30 km/h le vent viendra autant de face que perpendiculairement et sera donc ressentit par le cycliste a 45° de sa route
Si le vent se met a souffler à 800 km/h le cycliste ressentira le vent pratiquement perpendiculaire a sa route soit 90°. Notons aussi qu'il risque d' arrêter définitivement le vélo avec un vent pareil.

Pour un élément de pale d'hélice situé au rayon r, la vitesse relative est composée de la vitesse périphérique(en m/sec) et de la vitesse du fluide V en amont de l'hélice.

elements de pale et vent apparent

La vitesse périphérique Vp est liée au rayon r et à la vitesse de rotation w en Rotation par seconde comme suit: Vp(m/sec)= w X 3.14 X r X 2 Elle est donc plus importante en bout de pale que proche du centre...

L'angle apparent perçu par un profil placé au rayon r est donc la somme de la vitesse périphérique et de la vitesse du fluide en amont de l'hélice:

angle apparent et vitesse apparente

la vitesse du vent apparent (m/sec)est donc :

(pythagore)=racine(Vp²+V ²)

avec Vp(m/sec) vitesse périphérique=( w X 3.14 X r X 2) et v vitesse du fluide en amont (m/sec)

tan(angle apparent)=Vp/V
L'angle apparent est donc = atan (Vp/V)

Retenons que près du centre de l'hélice, la vitesse relative est principalement composée de la vitesse V et qu 'elle est donc pratiquement parallèle à l'axe d'hélice, et que en bout de pale la vitesse relative est composée de la vitesse V + Vp et que sa direction est donc davantage orientée vers le plan de rotation.

Les éléments de la pale sont des morceaux d' ailes et comme les ailes ils doivent recevoir le fluide sous un certain angle d'incidences pour créer de la portance. Pour prendre en compte la variation du vent apparent et que l'angle d' incidences perçu par l' élément de pale corresponde à l'angle optimum, la pale doit être vrillée. Cette modification de la vitesse apparente perçue par les éléments de la pale suivant leur position sur le rayon est la raison du vrillage des pales des hélices.

Attention: La vitesse réellement perçue par le profil de la pale est légèrement différente de la vitesse apparente: Le profil agit sur la direction et la vitesse du fluide et induit une variation:

L'air qui se trouve juste devant une hélice d'avion qui tourne pendant que l' avion est stoppé sur la piste, est aspiré dans l'hélice !
L'air qui se trouve juste devant une hélice d' éolienne qui tourne est freiné par l'hélice !

Pour exemple, si on calcul la vitesse apparente en combinant uniquement la vitesse de rotation et la vitesse du fluide loin en amont de l' avion stoppé sur la piste, nous n' aurons aucune composante axiale. Pourtant juste devant l'hélice, un courant d'air axial est bel et bien présent et même dangereux car il nous aspire dans L'hélice! Ce courant d'air est induit par l'hélice. Il faut donc en tenir compte dans le calcul du vrillage pour que l' incidence du profil soit correctement évaluée. Pour cela un petit détours du coté des méthodes de calculs et des théories vous renseigneront sur la vitesse induite et son calcul. Bien sur, l' outil logiciel Heliciel calcul toutes ces vitesses pour créer le vrillage optimum de votre hélice, il ne reste plus qu' à utiliser les plans pour créer le prototype.