Avec Erwan @erwan.zamora, nous avons chatté d’un sous-projet qui pourrait intéresser d’autres projets OSM : la fabrication d’une soufflerie.
Il y a quelques mois, j’avais publié la photo dans le projet GRS d’une turbine récupérée à cette fin.
Le besoin de GRS est d’appréhender le comportement de la voile qui sera utilisée. C’est au final un gros morceau et nous discutions donc d’un rapprochement pour cette issue.
La soufflerie serait installée au Fab Lab de Chateau Thierry (on a encore de la place) et nous voudrions gérer l’étude et la réalisation de cette soufflerie à travers la plateforme.
En gros :
Analyse de la turbine récupérée (possibilité de la doubler à voir) ;
Calcul de dimensionnement possible, croisé avec le besoin des projets qui pourraient en avoir besoin (et détermination des facteurs de réduction d’échelle)
Besoin en instrumentation, en possibilité de réglage/adaptation
Le fait que FOSM possède des moyens de tests physiques puissants et reproductibles car open-source (au moins par moyen d’essai en France, détenu par des membres FOSM) permet à la fois un ancrage fort à offrir au makers mais également une réel crédibilité au sein du tissu industriel français pour FOSM et ses projets. La soufflerie, fait pour moi, partie de ces moyens d’essais sans être bien évidemment le seul.
Je suis à fond dans le projet, pour la modéliser, construire et tester (sans oublier l’utiliser)
Nous avons la même approche avec notre sous projet « AresArena » qui devrait être une chambre à vide de 250l environ avec possibilité de faire varier la pression et la température.
On fait bosser des étudiants de l’école Mécavenir et Supméca sur ce projet
du coup selon des calculs très rapide (simple conservation de la quantité de matière => conservation du débit sans perte de charges quelconques…), tu peux avoir pour une section circulaire de diamètre de:
*d=1.00000 m, => v_max=1.02 km/h (0.283 m/s)
*d=0.50000 m, => v_max=4.07 km/h (1.132 m/s)
*d=0.25000 m, => v_max=16.3 km/h (4.530 m/s)
*d=0.12500 m, => v_max=65.2 km/h (18.11 m/s)
*d=0.06125 m, => v_max=261 km/h (72.43 m/s)
v_max = Q/S
avec Q le débit volumique (et pas massique) sinon faut prendre la masse volumique en compte et S la surface que tu veux.
Ici S=pi*(d/2)^2 mais ca pourrait être S=h*L
Puisque tu veux modéliser des projets connex à des fusex, minif… il faut que tu prennes au moins 25cm (voir +) donc si on double la ventilation ce sera plus chiant à intégrer mais tu pourras faire du 15km/h sans la pousser à fond …
Deux choses à prendre en compte:
*(Taille max maquette selon le plan de la section de la veine d’essai << taille de la section de la veine d’essai) sinon les effets de bords ne seront pas négligeables et (tout ou presque) peut être à jeter à l’eau.
*(Les effets de « frottements » contre la paroi et la laminarisation de l’écoulement vont faire perdre de l’énergie au fluide donc - de vitesse d’ou la notation de v_max, l’efficacité de la soufflerie serait égale à ~v_réel/v_max, ou autrement dit (pas exactement la même chose), efficacité~=C_D=Q_réel/Q_théorique=Coeff adimensionné lié aux pertes de charges)
merci pour les calculs. Je réinterroge l’objectif de cette soufflerie :
soit on se contente de vitesses faibles (entre 5 et 15 m/s) —> parachute ;
soit on vise des vitesses bien plus importantes pour intéresser des projets fusex, et dans le cas ce sont les vitesses supersoniques qui vont intéresser ces projets
J’ai regardé les deux types de soufflerie : flux ouvert / flux recyclé. Si le flux ouvert est plus facile à fabriquer (ou moins couteux pour être exact), la quantité d’air qui va sortir dans la pièce risque d’engendrer des problèmes, allant des dalles de faux plafond qui pourraient bouger/tomber, au désagrément des autres usagers du fab lab. C’est pourquoi une soufflerie à flux recyclé me parait être une meilleure option.
Autre question, à laquelle j’aurai pu répondre rapidement il y a 20 ans, mais… : quel est le lien entre facteur de réduction des modèles et la vitesse de l’essai ? Je me souviens avoir eu un cours sur le sujet qui se nommait « similitudes ».
Exactement, le terme est similitude. Il faut avoir la conservation de termes adimensionnés, comme le nombre de Reynolds (et nombre de Mach si M>0.8), ou d’autre termes, comme le taux de turbulence.
Il dépend donc, entre autres, de ton nombre de Reynolds et de ton application.
Si tu choisis par exemple, l’écoulement sur une plaque plane.
Le nombre de Reynolds est défini ainsi: Re=\dfrac{U\cdot L}{\nu}.
Tu veux, très généralement avoir la même vitesse puisque la physique des phénomènes dépend de ton régime de vitesse: (Petite parenthèse physique: Pour réussir à obtenir de tels vitesses (dans la réalité, en soufflerie ou numériquement) tu vas comprimer (si U est suffisant) l’air dans une cavité, pour l’accélérer. La déjà, tu as 4/5 régimes qui se comportent +/- différemment: - 4-360km/h (1-100m/s): Régime subsonique et écoulement incompressible - 360-1000 km/h (100-275m/s): Régime subsonique et écoulement compressible - 1000-1400km/h (275-400m/s): Régime transsonique et écoulement compressible - 1400-6120 km/h (400-1700m/s): Régime supersonique et écoulement compressible - 6100-36720 km/h(1700-10000m/s): Régime hypersonique (plus vraiment un écoulement si Ma>10) fin de la parenthèse.)
Donc ton adimensionnement dépend de \nu et L.
Ici, tu as Re=Re' donc \dfrac{UL}{\nu}=\dfrac{U'L'}{\nu'}
avec L'=\alpha\cdot L où \alpha est un facteur d’échelle.
Il faut alors s’arranger, pour faire varier \nu' puisque nous avons pris l’hypothèse que U=U', (+/- nécessaire après le passage du compressible et calcul + complexe dès le passage du transsonique, apparition d’onde de Mach et en plus, variation conséquente de la masse volumique \rho).
Pour faire cela, tu imposes une certaine pression ou température dans ta soufflerie (cycle fermé devient presque obligatoire).
Mon avis perso: la soufflerie fermé (à flux recyclé) me paraît être la solution la plus viable. Néanmoins, il y a quelques inconvénients : le volume et la laminarisation du flux.
Concernant le dimensionnement, le flux de vitesse (débit) des turbines que tu as me paraissent très faible pour envisager une soufflerie supersonique avec une section raisonnable, sans oublier les effets de bords.
Mon avis perso : Pourquoi ne pas tenter de le développer en tant que vrai projet (avec financement) et tenter une soufflerie transsonique avec une section plus conséquente. Cela impliquerait en plus seulement la construction de pales, d’une structure solide et de bobinage du moteur ( ou récupération d’un bon moteur d’au moins ~10kW ). Si on s’y mets vraiment on pourrait faire un truc pas mal. A savoir que l’electrolab serait intéressé pour un tel projet avec des débits d’aumoins ~50k m^3/h. Ce serait marrant de créer un maillage d’outils développé par FOSM dans la France @damien.hartmann (com’ intéressante autour de cela). Il pourrait voir le jour dans une première version courant Q2 2020.
A envisager: pourquoi ne pas tenter a côté la petite soufflerie pour parachute?
Les calculs ont été fait pour une soufflerie non pressurisée.
Bonjour à tous,
Je lisais le contenu fort intéressant de ce topic et un souvenir m’est revenu.
Dans mon école nous avions un projet applicatif de construction d’une soufflerie éducative de A à Z. Elle se base sur la soufflerie EOLIA : https://www.3af.fr/article/technologies/eolia-la-soufflerie-educative-de-3af
Mais peut-être connaissez-vous déjà ou n’est-ce pas adapté à vos besoins…
Je voulais juste partager mes souvenirs, si ça pouvait être utile.
J’ai un peu moins de temps en ce moment. Mais le but c’est vraiment d’essayer de chercher plus loin que le subsonique. C’es top ! Merci beaucoup pour les exemples !
Je commence à être sous l’eau niveau travail mais pour profiter d’une environnement de travail propre création de projet soufflerie (open-hardware) ou sous projets de SSE ou AdAstra?
Salut a tous votre idée de soufflerie supersonique me plait beaucoup
Je suis ingénieur en aéronautique/spatial et j’ai fait quelques études en soufflerie dans mes expériences pro. J’ai des compétences en cfd, thermique, et programmation c++/python/fortran
Vu que j’ai du temps en ce moment Je serais ravi d’aider
je relance le projet soufflerie. Une première version à 10000m3/h, et j’essaye de trouver un financement pour monter à 50000m3/h. Laboratoire entre 30x30cm et 40x40cm.
Et fidèle à l’approche incrémentale de Fédération, commençons par un de ces outils, et étendons ensuite 
