naval hydrodynamics and hydrodynamic wave ship resistance to the advancementnaval hydrodynamics and hydrodynamic wave ship resistance to the advancement

HYDRODYNAMIQUE NAVALESolution radicaleTrainéesimilitudenombre de Froudenombre de Reynolds

Forces en Newtons

le déplacement d'un navire est le poids d'eau qu'il déplace, donc son volume immergé X masse volumique de l'eau.

Hydrodynamique navale et résistance hydrodynamiques de vague à l'avancement

L'hydrodynamique navale étudie la résistance à l'avancement des navires. La resistance a l'avancement correspond a la force de poussée que devra produire l'helice (voir: logiciel de calcul helice). Cette résistance est composée de forces provenant de plusieurs phénomènes que l'on distingues dans l'étude mais dont les interactions sont intimement mêlées.

Les résultats des calculs ou des mesures sont le plus souvent donnés sous forme de coefficients hydrodynamique Ch, mettant en rapport la résistance hydrodynamique Rh, et le poids du volume d'eau déplacé(Ch=Rh/Déplacement)

*le déplacement d'un navire est le poids d'eau qu'il déplace, donc son volume immergé X masse volumique de l'eau.

Nous supposerons que l'environement est calme (ni houle ni courant ni vent) et nous limiterons notre discussion en négligeant la resistance de superstructure (environ 3% de Rh), à l'etude de la résistance à la marche coque nue en la  décomposant en deux parties : resistance visqueuse et résistance à la vague.(voir Froude)

 

    • Rv= Cv . (Re . K/L)

Si l'objet évolue pres de la surface,  la résistance visqueuse ou traînée sera accompagnée d'une resistance due à la formation de vagues en surface:

 

on distingue différentes formes et causes de vagues(resistance de vagues en savoir plus)

    • Rw= Cw.(Fr)

    • Cw =Rw/(1/2)r.s.v²(r masse volumique de l'eau, S surface mouillée, V vitesse.

 

Au total le coefficient de résistance hydrodynamique(Ch=Rh/Déplacement) pour une coque nue évoluant pres de la surface est donc défini comme:

  • Rv= Cv . (Re . K/L)

  • Rw= Cw.(Fr)

  • Ch=  Cw.(Fr) + Cv.(Re.K/L)

 

Différents types d'approches permettent d'évaluer le Coefficient hydrodynamique (Ch):

 

Malgré les avancées dans le domaine de la modélisation informatique, les essais de modéles sont encore incontournables. Les effets de frottements mesurés expérimentalement en bassins de carènes sont eux-mêmes soumis à des problémes de changement d'échelle résolus grace aux lois de similitudes. (voir Froude)

resistance carene

essais de modèle réduit en bassin de carenes

 

la série de Taileur

resistance carene

la série de NPL

resistance carene

 
la série de Nordstrom

resistance carene

les 63 séries

resistance carene

 

la série de SSPA

resistance carene

les 64 séries

resistance carene

 
  • ici la série de tailleur, par amiral Taylor au bassin modèle expérimental dans Ashington

resistance carene

La série de tailleur  est encore aujourd'hui tenue pour la recherche la plus complète dans les effets sur la puissance efficace.

resistance carene.

haut de page

 

étude de la trainée d'une forme géometrique

Cette résistance visqueuse est composée de la résistance de frottement et de la résistance de forme. On estime que la rugosité est tres faible (poli aerodynamique). Si la rugosité est plus forte, La résistance de frottement due a la rugosité peut être calculée avec l'étude détaillée plaque plane dans Mecaflux(onglet trainée-portance/profils avec traînée).

resistance carene

 

 

performaces trainée et portance aerodynamique coque bateau sous marin

 

haut de page

 

 

 

train de vague provoqué par une carène

Un corps qui se déplace sur la surface calme de l'eau produit un système de vague. Ce système est produit par le champ de pression autour du corps et l'énergie des vagues est donnée par le corps. Ce transfert d'énergie à partir du corps au système environnant produit notre résistance de vague.(En bref le bateau fait des jolies vagues pour le Wake surf mais ça lui coute de l'énergie et c'est pour ça que c'est cher le Wake surf...)

vague de ski nautique

Il y a deux types de systèmes de vagues produits par la coque:

  1. Un système de vagues divergentes inclinées par rapport à l'axe du bateau
  2. Un système de vagues transversal perpendiculaire à l'axe du bateau.

vague resistance

Le système de vagues transversal (transvers wave) est l'acteur principale de la resistance de vague aux faibles nombre de Froude. il est produit par l'étrave (avant du navire "bow" )et la poupe (arrière du navire "stern") . L'interférence entre ces systèmes de vagues génère des creux et des crêtes le long des parois de la coque.

Pour en savoir plus: sur l'hydrodynamique des carènes de bateaux et le calcul de la resistance à l'avancement d'une carène

Au total le coefficient de résistance hydrodynamique(Ch) est défini comme:

Ch=  Cw.(Fr) + Cv.(Re.K/L)

(Ch=Rh/Déplacement)

exemples de resistances hydrodynamique specifiques

haut de page

 

 

charge hydrostatique derive aerodynamique hydrodynamique construire aile foil construire eolienne dimensionner conduits fumée carene dirigeable construire helice propulsion derive aerodynamique hydrodynamique frottement sur une surface de coque trainée resistance au vent trainée resistance au vent construire eolienne trainée resistance au vent conception helice bateaux derive aerodynamique hydrodynamique carene dirigeable frottement sur une surface de coque construire aile foil construire aile foil conception hydrolienne calcul voile frottement sur une surface de coque trainée resistance au vent calcul voile construire aile foil construire eolienne construire helice propulsion aeraulique aspiration air systemes ventilation aeration pertes charges vannes debit et pression conduits pompes et ventilateurs vidange reservoir construire aile foil Logiciels de la suite Mecaflux Forces sur des objets géometriques dans un courant de fluide ramification et boucles réseaux dimensionner conduits fumée calcul systemes réseaux fluides gaz liquides helice a vitesse nulle sustentation resistance aerodynamique vehicules calcul debit rivierre helice de captage turbine Kaplan hydroelectrique charge hydrostatique carene dirigeable construire helice propulsion derive aerodynamique hydrodynamique