Vitesse du fluide relative à l'hélice : la vitesse à l'infini amont

La vitesse du fluide prise en compte dans le calcul des performances d'une hélice ou d'une aile est la vitesse relevée en amont, assez loin pour ne subir aucune perturbation. Les formules de calcul d'hélice la nomment « vitesse à l'infini amont ». Pour une hélice ou une aile qui équipe un véhicule en mouvement, c'est la vitesse du véhicule.

Au sommaire :

• Qui impose la vitesse du fluide ?
• Régler la vitesse du fluide dans Heliciel
• La vitesse du fluide n'est pas la vitesse perçue par les profils

1 : Qui impose la vitesse du fluide ?

La vitesse du fluide ou du véhicule est généralement une donnée du cahier des charges de l'hélice ou de l'aile, et c'est vous qui la fixez dans Heliciel. Elle prend une signification différente selon le type d'étude :

• pour une hélice de propulsion, la vitesse est fixée par la vitesse de déplacement du véhicule ;
• pour un ventilateur, c'est le débit de la gaine de ventilation ;
• pour une éolienne, c'est la vitesse moyenne du vent ;
• pour une hydrolienne ou une turbine axiale, c'est la vitesse du courant de l'eau.

Pour une aile, la vitesse dépend de la puissance disponible pour vaincre la traînée. Nous effectuons alors des essais de vitesse, et les forces de traînée et de portance obtenues disent si notre aile est correctement dimensionnée.

Cette vitesse contribue à déterminer le point de fonctionnement d'une hélice, avec la vitesse de rotation.

2 : Régler la vitesse du fluide dans Heliciel

Dans le logiciel de conception d'hélices Heliciel, nous modifions la vitesse du fluide autour de l'hélice ou de l'aile de deux façons : en faisant glisser l'aiguille du compteur de vitesse du fluide, ou par saisie directe dans l'onglet 1: Données projet, sous-onglet 1.3: Point de fonctionnement.

Le compteur de vitesse du fluide, en haut à gauche, et la zone de saisie du point de fonctionnement, à droite. Dans cet exemple, une hélice de bateau, la vitesse est de 3 m/s, soit 10,8 km/h.

3 : La vitesse du fluide n'est pas la vitesse perçue par les profils

La vitesse perçue par les profils de la pale d'une éolienne, d'une hélice d'avion ou d'une hélice de bateau diffère de la vitesse du fluide loin en amont. La rotation de l'hélice ou de la pale crée une vitesse tangentielle. La vitesse apparente perçue par les profils de pale est donc une composition de la vitesse de rotation et de la vitesse du fluide.

Un autre phénomène modifie encore la vitesse perçue par le profil : la vitesse induite. Le calcul des performances d'une aile ou d'une hélice consiste en grande partie à déterminer ces vitesses induites. Leur calcul le long de la pale permet d'établir l'angle d'incidence du profil, et donc les performances de l'hélice.

Pour aller plus loin, nous pouvons voir comment la vitesse de rotation de l'hélice se définit à son tour, ou comment lire les résultats des calculs d'hélice et d'aile qui en découlent.