MA
maverick

Bonjour,

j'aimerais savoir la pression que subi la surface d'un cube de 1 mètre allant à une vitesse de 5.5 m/sec. dans l'eau !?

J'ai fait une simulation et cela me donne environ 10 tonnes par mètre carré. Est-ce que vous pensez que c'est réaliste.

J'ai mis, pour cette exercice, une rugosité nul. et mon cube est en complète immersion. Ont peut tout aussi bien prendre en compte un e forme de flotteur de catamaran à déplacement. Si cela à déjà été fait pourquoi pas s'en servir. Après tout le but est de valider grossièrement la simulation. ( par la suite je devrai faire des tests de résistance des matériaux )

Voici une photo de la simulation.

Merci de vos lumières.

AD
adagio

On doit pouvoir passer par la force de trainée qui s'exprime : F= (cx*d*v²*S)/2
Cx : coef aerodynamique 1.2 pour un cube il me semble
d: densité de l'eau = 1000
v: vitesse
S: surface

Pression = Force / surface
d'ou P = cx*d*v²/2 => P ~ 18 tonnes par m²

MA
maverick

merci beaucoup de la réponse.

Donc, si : Fx = force de trainé en newton
P = pression en N/m² ( 1 Pa = 1 N/m²)
d = masse volumique du fluide = 1000 kg/m.cube
v = la vitesse de déplacement du fluide en m/s = 5.5
S= la surface en mètre carré = 1.2
Cx = .3 ( en étant très conservateur ) .. ( trouvé sur le net )
q = pression dynamique = 15 125 ( pas nécessaire mais bon..)

Cela nous donne : Fx = (cx*d*v²*S)/2 = (.3 * 1000 * 30.25 * 1.2)/2 = 6 806 Newton
P = F / S = 6806 / 1.2 = 5 671 Pa = 578 kilos/m2 !!!

On est très loin des 120 000 pa montré sur la photo de simulation du cube. (À noter que sur une surface plus hydrodynamique correspondant à un coef aérodynamique de .3 j'avais un résultat très similaire, soit : 135 000 pa !)

Et 463 kilos me semble très peut.

Est-ce qu'en projetant notre '' coque, maintenant triangulaire '' à la surface de l'eau et prenant en compte un facteur de résistance de vague nous aurions des résultats 26 fois plus fort ?

Reynolds = 40 000 000 (pour une coque à déplacement de 12 mètres)
Froude = .51
rugosité = .2 mm

Le poids du corps est-il important ?

Je crois qu'il faudrait un peut d'ordre et je suis un peu perdu :)

AD
adagio

1.2 c'est le cx d'un cube pas la surface qui fait d'ailleur 1m²
d'ou 1.2*1000*5.5² / 2 = 18 t/m²

Ou alors P = Pression dynamique + pression statique (dépendant de la profondeur)

P = rho * v² / 2 + pression statique => P = 15 t/m² + pression statique

AD
adagio

En vérifiant je me suis rendu compte que j’ai fait une erreur d’un facteur 10, désolé c’est 1.8 t/m² et non pas 18.
Ton modèle tiens t’il compte de la pression atmosphérique ?

Auquel cas on aurait 101300 pa + 18000 pa, ce qui donne a peut près le résultat de ta simulation.

MA
maverick

Oui, désolé j'ai passé à un Cx de .3 pour simuler un profile plus adapter. ( flotteur de cata ) ( d'on je n'ai pas ré-hébergé l'image)
Donc, avec une surface plus en pointu la surface à prendre en compte est plus vaste je crois. À cause du biseaux.

Bref si je comprend bien et si on inclus les nouvelles données on a ;

Fx = .3*1000*5.5² * 1.2/ 2 = 5445 NEWTON
P = F / S = 5445 / 1.2 = 4 537 Pa = 462 kilos/m2

La pression dynamique est de 1.5 tonnes/m2 comme tu l'a mentionné et la pression statique ne devrait pas entré en cause si ont est à moitié immergé ? je ne sait pas !

Et oui le logiciel prend en compte la pression atmosphérique. Est-ce que je devrait l'enlever car après tout je désire savoir quelle est la pression qui s'exerce par en dessous du flotteur. ( approximativement pour voir si la structure va casser )

Alors est-ce que P = F/S est encore d'actualité ou P = Pression dynamique + pression statique

AD
adagio

Oula ne nous emballons pas :)

Le but premier était de valider ton logiciel de simulation, la force de traînée dans le cas du cube et une bonne approximation, car en effet la face du cube allant dans le sens de la vitesse va prendre presque toute la pression. Et on trouve au final a peu près comme ton logiciel en prenant en compte la pression atmosphérique. Oui il faut que tu la conserve car elle apporte 1 bar de pression au niveau de la surface de l'eau.

Mais cette équation s’arrête la, pour un volume plus complexe comme par exemple un flotteur de bateau, cela devient beaucoup plus complexe surtout si c'est pour une étude de solidité, ou il faut connaitre la pression en chaque point de la coque. Il faut faire le bilan des forces, poids, traînée, archimede, propulsion, portance, les différencier puis les appliquer a la surface de ton volume.

Bref si ton logiciel est un simulateur d'hydrodynamique je te suggère de lui faire confiance. Les équations sont vraiment "High Level", et je ne peux pas aller plus avant pour t'aider.

A propos c'est quoi ce logiciel ?

MA
maverick

ben merci, j'ai déjà avancé beaucoup. Le logiciel est Solidworks avec son module de '' flow simulation '' Il est vraiment très bien et intuitif. le petit frère de Catia chez Dassault. Pour simuler la force , je n'aurai qu'a pousser X, livre dans la direction Y, sur une surface z de ma structure pour voir si ca casse.

Mes principales interrogations étais dû au fait que j'obtiens 104 000 pa avec un flotteur de 12 mettre de style cata VS un cube bien plat qui encaisse environ 120 000 Pa ! On dirait que le poids du flotteur n'est pas pris en compte. ( 100lbs et 1 tonnes il y a une marge )

  • De plus cela n'a pas vraiment de sens d'incorporer la pression atmosphérique de la façons d'on je le fesait, parce que 100 000 Pa = 10 tonnes/ m2 !! Autrement dit un petit cube en carton subirais 10 tonnes de pression atmosphérique en tout point et en tout temps. Merci beaucoup de tes lumières. ( j'arrive au bout du tunnel )

-- Est-ce qu'on peut dire qu'une simulation, comme démontré auparavant, avec un flotteur de cata serais dans ces conditions très sur-évalué. Autrement dit, d'après toi si je tien uniquement compte de la force de trainée avec les précédents calculs, les résultat seront plus dur pour la structure ou moins dure.

Si force de trainée VS Calcul ultra poussé de carène = 2 X plus fort que la réalité ( environ ) ca me va . :_D

AD
adagio

La force de trainée pour la coque d'un bateau est trés inférieure a celle d'un cube. Elle peut être assimilée a une force de frottement.
Prend un cas plus simple dans un premier temps, le bateau au repos par rapport a la surface de l'eau, il ne subit que 2 forces son poids et la poussée d'archimede.

Et oui ton petit cube de papier subit 10 tonnes/m² de l’extérieur et de l’intérieur, ce qui annule la force,
ta peau aussi d'ailleurs 10 t/m² :)

MA
maverick

J'ai lu sur la force de trainée et ses copins hydrodynamique et je crois que ces une excellente suggestion comme calcul de base.

Alors.. Le calcul de trainée tout simplement. Est-ce que je m'enligne pour avoir une pression par mètre carré beaucoup plus importante lors de mes calculs de force de carène plus évolué ou la Fx ( '' frotement '' ) risque d'avoir des résultat par m2 beaucoup trop faible.

Qui est le plus fort ?? :) je penche pour Fx :houla:

AD
adagio

Je suis perdu la, je ne comprend pas ce que tu veux faire.

VI
Victor

Tu profiles ton cube en rajoutant des trucs devant et derrière de manière à baisser la trainée c'est vieux comme les ponts ce problème

AD
adagio

A merci Victor de prendre la suite , car la franchement ça me dépasse

VI
Victor

Je n'ai pas beaucoup de notions d'aérodynamique ou d'Hydrodynamique
mais l'histoire de profil est une évidence
ton pavé de 1m² c'est le pire cas de profil
Je te conseille une simulation avec des formes diverses
Soit en laboratoire soit avec un bon logiciel

MA
maverick

Désolé si je ne suis pas clair pour ma question final..Ce qui me permettra de faire mes études en RDM.

Évidemment qu'un flotteur de cata est plus hydro/aérodynamique qu'une cube plat..! Comme l'a mentionné Victor. (merci en passant )

Donc mon interrogation final était :

'' Le calcul de trainée tout simplement. Est-ce que je m'enligne pour avoir une pression par mètre carré beaucoup plus importante lors de mes calculs de force de carène plus évolué ou la Fx risque d'avoir des résultats par m2 beaucoup trop faible.

Qui est le plus fort ?? :) je penche pour Fx :houla: ''

Ici je fait référence à des calculs plus poussé en incluant la rugosité et les force de vague Wx etc...(je croix )
VS
La force de trainée

Ainsi , si les calculs de force de trainé, comme proposé dès le début , donne des résultats plus hard c'est parfait pour moi.
Par contre si des calculs plus poussés avec toute ces variables ont des chances d'offrir beaucoup plus de pression sur la coque...Et bien je vais m'efforcer de trouver quelques données sur le web pour appliquer un FS raisonnable.

Merci beaucoup de votre temps, En espérant pouvoir conclure sur cette interrogation.

AD
adagio

maverick
Ici je fait référence à des calculs plus poussé en incluant la rugosité et les force de vague Wx etc...(je croix )

Je ne suis pas capable de comprendre ces calculs plus poussés, le cas du cube était presque idéal, c'est tout. J'ai voulu t'aider et maintenant tu t'enfonces en faisant une fixation sur la force de frottement.

Donc pour finir, ton logiciel semble juste , et puisque que je n'ai pas le niveau pour comprendre tes calculs poussés, je te conseille de croire ton logiciel, ou de passer des mois a calculer.

MA
maverick

Et bien merci, tu a raison...le sujet du topic était de confirmer les calculs de la simulation. Ce qui à été fait par rapport à la pression atmosphérique qui m'avait échappé.

En faite il n'ont pas du tout été confirmer car la pression atmosphérique ne peut pas être pris en compte ici. Soyons sérieux si je pousse 100 000 Pa sur un cube de carton en RDM cela ne sera pas concluant. JE SAIS que cette pression s'applique de l'intérieur et de l'extérieur, comme vous l'avez dit plutôt. Ce qui s'annule. Pourquoi alors mon logiciel en tien compte ?

Merci tout de même de vos réponses très apprécié. Désolé de m'avoir étendu hors sujet/ topic :_salut:

AD
adagio

Il en tient compte car 10 tonnes par m² n'est pas une force négligeable, et que l'on a souvent tendance a l'oublier, comme je l'ai fait , ton logiciel m'a ramené a la réalité.

MA
maverick

Merci beaucoup à toi mes sans vouloir paraitre têtu ces fameuses 10 tonnes par m² ne seront pas pris en compte dans mon étude de RDM.

Car dans la réalité une cube de papier ne supporte pas 10 T comme ont l'entend sinon il s'écraserais aussitôt.

(en passant on parle ici d'un des meilleurs logiciel de son domaine et il est évident qu'il n'est nullement pris en compte ici. C'est plutôt ma configuration des différents paramètre en fonction de mes objectif qui est étudier en plus de mon interprétation erroné de ces résultat à priori correct )