Dans cet article, nous discuterons de différents exemples de traînée de pression. La traînée de pression dépend de la section transversale du corps plutôt que de la surface exposée.
Les exemples de traînée de pression sont fréquents dans notre vie quotidienne. La traînée de pression se produit en raison de l'augmentation de la pression sur l'extrémité avant et de la diminution de la pression sur l'extrémité arrière d'un objet lors de son déplacement dans un fluide.
Différents exemples de traînée de pression sont listés ci-dessous :
- Un corps de forme sphérique se déplaçant dans l'air
- Une bicyclette
- Nageurs
- Un corps cylindrique
- Une voiture en mouvement
- Un profil aérodynamique ou un profil aérodynamique à grand angle d'attaque
- Un camion de déménagement
- Un parachutiste tombant dans le ciel
- Un bateau voyageant dans l'eau
- Un morceau de brique
La traînée de pression est également causée par un objet stationnaire autour duquel passe le milieu fluide. La rationalisation réduit la traînée de pression.
Un corps de forme sphérique se déplaçant dans l'air
Un corps de forme sphérique subit une traînée à haute pression lors de son déplacement dans un fluide en raison de sa forme. Plus la surface est grande, plus les particules d'air frapperont et plus la résistance subie par le corps sera grande.
En raison de la séparation de la couche limite dans le cas d'un corps sphérique, un sillage de basse pression se forme derrière le corps.
Une bicyclette
La traînée aérodynamique est en effet une force de résistance majeure en cyclisme, chaque cycliste doit vaincre la résistance au vent. La traînée de pression joue un rôle majeur dans le cyclisme, principalement causée par les particules d'air qui se poussent ensemble sur les surfaces avant et plus espacées sur les surfaces arrière, créant une grande différence de pression entre les extrémités avant et arrière.
Tous les cyclistes qui ont déjà pédalé dans un vent de face raide connaissent la résistance au vent. C'est épuisant! Pour avancer, le cycliste doit pousser à travers la masse d'air devant lui.
Nageurs
Différentes formes de forces de traînée comme la friction, la pression et la traînée des vagues agissent continuellement sur un nageur lorsqu'il descend dans la piscine jusqu'à leur touche finale au mur. La traînée de friction se produit à la suite du frottement des molécules d'eau avec le corps du nageur, un corps plus lisse du nageur réduit la friction dans une certaine mesure.
En nageant à plus grande vitesse, il y a une augmentation de la pression dans la région frontale (tête du nageur) créant une différence de pression entre les deux extrémités du corps du nageur. Cette différence de pression génère des turbulences derrière le corps du nageur, cette force de résistance supplémentaire est la traînée de pression.
La traînée des vagues se produit lorsque le corps du nageur est immergé dans l'eau et partiellement hors de l'eau. Toute la force de traînée des vagues est générée à partir de la tête et des épaules du corps du nageur.
Un corps cylindrique
Un corps cylindrique est un exemple de corps bluff qui signifie qu'une traînée à haute pression est créée en raison de sa forme. Un corps bluff est un corps dont la surface n'est pas alignée avec les lignes de courant lorsqu'il est placé dans un flux d'air ou de liquide.
Un cylindre offre moins de résistance en termes de traînée de frottement, mais offre une grande traînée de pression en raison de la formation de tourbillons après que le corps se soit déplacé dans une grande région de sillage.
Une voiture en mouvement
Dans le cas d'une voiture en mouvement, l'amplitude de la force de traînée est égale et agit dans une direction opposée à la force que le moteur crée sur les roues du véhicule. En raison de ces deux forces égales et opposées agissant sur la voiture, la force résultante nette devient nulle et la voiture peut maintenir une vitesse constante.
Si nous rendons la force produite par le moteur nulle en gardant la voiture dans une position neutre pendant un certain temps, seule la force de traînée agit sur la voiture. Dans cette condition, la force nette est disponible sur la voiture et la voiture décélère.
La traînée de pression provient des mouvements tourbillonnaires qui se créent dans le fluide par le passage d'un corps. La traînée est associée à la formation d'un sillage dans l'écoulement.
Un camion avec une zone frontale plate présente une résistance à l'air élevée par rapport à une voiture de sport avec une carrosserie profilée.
Une voilure à grand angle d'attaque
Un écoulement qui subit une pression accrue est appelé écoulement en gradient de pression défavorable. Après avoir suivi cette condition suffisamment loin, la couche limite se sépare de la surface et crée des tourbillons et des tourbillons derrière le corps. En conséquence, la traînée de pression augmente (en raison de la grande différence de pression entre les deux extrémités) et la portance diminue.
Dans le cas d'une voilure avec un angle d'attaque plus élevé, le gradient de pression défavorable sur la partie arrière supérieure produit un écoulement séparé. En raison de cette séparation, la taille du sillage augmente et une perte de pression se produit en raison de la formation de tourbillons. En conséquence, la traînée de pression augmente.
À un angle d'attaque plus élevé, une grande partie de l'écoulement au-dessus du sommet de la voilure peut être séparée, à ce stade, la traînée de pression est supérieure à la traînée visqueuse.
Un camion de déménagement
Dans le cas d'un camion commercial, la traînée de pression ou la traînée de forme est assez élevée en raison de la plus grande surface de section frontale. La traînée de pression produite est fortement influencée par la forme et la taille de l'objet.
Les corps avec une section transversale présentée plus grande subissent une traînée plus élevée que les objets plus fins ou profilés.
La traînée de pression suit l'équation de traînée qui augmente avec le carré de la vitesse et joue donc un grand rôle pour les véhicules à grande vitesse.
Les performances et l'efficacité énergétique d'un véhicule dépendent de deux forces aérodynamiques, la traînée de pression et la traînée de frottement de la peau. Un effort est toujours donné pour façonner un corps avec moins de traînée.
Un parachutiste tombant dans le ciel
Lorsqu'un parachutiste saute de l'avion, la résistance de l'air ou la traînée et la force gravitationnelle agissent sur son corps. La force gravitationnelle reste constante mais la résistance de l'air augmente avec l'augmentation de la vitesse terrestre.
La force des particules d'air frappant le corps peut être modifiée en modifiant la position de son corps (la section transversale du corps). Cela modifie la vitesse du parachutiste vers la terre.
La force de traînée (résistance) subie par le corps peut être représentée par la formule suivante :
Où D est le coefficient de traînée,
p est la densité du milieu, dans ce cas l'air,
A est la section transversale de l'objet, et
v est la vitesse de l'objet.
Un bateau voyageant dans l'eau
Lorsqu'un bateau passe à travers un mouvement tourbillonnaire fluide situé derrière le corps, ce qui entraîne une traînée de pression. Cette traînée est associée à la formation de sillage qui peut être observée derrière un bateau qui passe.
Par rapport à la traînée de friction, la traînée de pression est moins sensible au nombre de Reynolds. La traînée de pression est importante pour les écoulements séparés.
Cette force de traînée peut être observée sous la forme d'un sillage vu derrière un bateau qui passe.
Un morceau de brique
Un morceau de brique en raison de sa structure ressemblant à un corps bluffé subit une traînée à haute pression lorsqu'il se déplace dans un fluide.
Pour un corps bluff, la source dominante de traînée est la traînée de pression et dépend toujours de la section transversale.
Je m'appelle Sangeeta Das. J'ai complété ma maîtrise en génie mécanique avec spécialisation en moteur IC et automobile. J'ai une dizaine d'années d'expérience en milieu industriel et universitaire. Mon domaine d'intérêt comprend les moteurs IC, l'aérodynamique et la mécanique des fluides. Vous pouvez me joindre au