force aérodynamique sur un profil

Note :

Placé dans un écoulement de fluide, un profil est soumis à une force qui dépend de l'incidence et de la vitesse de l'écoulement ainsi que de la forme du profil. En laissant celui-ci se déplacer sous l'action de la force, on produit un travail (énergie) mécanique. Les éoliennes fonctionnent sur ce principe. Dans une éolienne, la vitesse de l'écoulement est le vent relatif. La composante de la force aérodynamique dans la direction de celui-ci est la traînée F_x : dans une direction perpendiculaire, c'est la poussée ou portance F_z. Ces deux forces varient avec l'incidence; en particulier aux fortes valeurs, la portance diminue brusquement : c'est le décrochage. Les deux composantes F_x et F_z peuvent s'écrire : F_x = 1/2 C_x ρ SW² et F_z = 1/2 C_z ρ SW² où ρ est la masse volumique de l'air (1,25 kg/m³ environ), S est la surface présentée par le profil au vent relatif (m²), W est la vitesse du vent relatif (m/s). Les deux coefficients sans dimension C_x et C_z ne dépendent que de l'incidence du vent relatif et de la forme du profil. Ils sont déterminés en soufflerie. La courbe obtenue en portant C_x en abscisse et C_z en ordonnée est la polaire du profil. On peut aussi décomposer la force aérodynamique suivant la corde du profil et sa perpendiculaire. On introduit ainsi deux nouveaux coefficients C_t et C_n qui vérifient : C_n = C_z COSI + C_x SIN i et C_t = C_x COSI-C_z SINI où i est l'angle d'incidence. La courbe [C_t (abscisses) C_n (ordonnées)] est la polaire de Lilienthal.