Les écoulements
Pourquoi le vent fait avancer un bateau avec une voile ?
Commençons avec un peu de vocabulaire en introduction :
- Bord d’attaque, c’est l’endroit ou reçoit le vent en premier la voile, au niveau du guidant donc.
- Bord de fuite, c’est l’endroit d’ou « sort » le vent, à la fin de l’écoulement.
- Corde, ligne imaginaire entre le bord d’attaque et le bord de fuite.
Écoulements laminaires
Imaginons un voilier faisant route au près. Le vent rencontre la voile de notre bateau. Où passe le vent ? À gauche ? À droite ? Et bien en fait des 2 côtés !
Le vent suit le profil de la voile courbé, on dit qu’il s’agit d’un écoulement laminaire.
Seulement il y a un hic. Le chemin à l’intérieur de la voile (en rouge sur le schéma), qu’on appelle intrados, et plus court que celui à l’extérieur de la voile (en vert sur le schéma), qu’on appelle extrados.
Ils font pas la course, c’est pas grave…
Et bien justement, si ! Celui à l’extérieur va « accélérer » pour retrouver celui à l’intérieur au niveau de la chute de la voile. En fait il y a une surpression au niveau de l’intrados et une dépression au niveau de l’extrados. Ce sont ces phénomènes de poussée à l’intrados et d’aspiration à l’extrados qui s’ajoutent pour faire avancer notre voilier !
Encore un truc d’intello, cela ne sert à rien de retenir tout çà…
Et pourtant, il est capital de comprendre cet écoulement de l’air. En effet, sur nos voiles nous avons des penons (voir le chapitre sur les voiles). Il y a un penon à l’intérieur de la voile et un autre à l’extérieur…. Comme ce que nous venons de voir ! Hey oui, les penons représentent en fait l’intrados et l’extrados. Cela va nous être utile pour régler les voiles. Si nous cherchons à avoir un écoulement laminaire (au près par exemple), il nous suffit de regarder les penons pour vérifier que les voiles sont bien réglées.
- Idéalement il faut que les deux penons (intrados et extrados) soient bien droits, qu’ils suivent le vent, l’écoulement laminaire, comme en 1 sur le schéma.
- Si le penon extrados décroche (c’est-à-dire qu’il faseye) comme en 2 sur le schéma, c’est qu’il n’a pas assez de vent. Il faut lui donner « à manger ». Pour cela 2 solutions : soit on lofe, soit on choque la voile.
Si le penon intrados décroche, comme en 3 sur le schéma, à l’inverse : soit on abat, soit on borde.
Écoulements turbulents
Les écoulements laminaires c’est quand le vent « glisse » le long de la voile. Lorsque nous sommes au grand large, le vent ne glisse plus le long de la voile, il pousse et tourbillonne sur la voile. C’est un écoulement turbulent.
Dans ce cas, les penons ne servent plus à rien.
Exemples
Pour terminer, il faut comprendre qu’on règle ces voiles par rapport au vent apparent (n’hésitez pas à revoir le cours sur les vents). C’est important, car plus vous allez avoir de vitesse, plus le vent apparent se « décale ». Vous n’êtes donc pas forcement avec des écoulements turbulents dès que vous êtes sur des allures portantes… Essayez de trouver les écoulements (laminaires ou turbulents) dans ces 2 cas.
Sur le schéma 1, le bateau a du vent vitesse (rouge) ce qui décale le vent apparent (vert). Les écoulements sont laminaires.
Sur le schéma 2, nous sommes pourtant à la même allure, mais il y a très peu de vent vitesse (rouge), le vent apparent (vert) est très peu décalé. Les écoulements sont turbulents.
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Bonjour, Cette nouvelle partie est super bien. Bravo ! Par contre, Je ne comprends pas du tout les 2 derniers schémas. Où est le bateau ???
J’ai montré les deux schémas à mon entourage, tout le monde est perplexe. Pourtant, nous n’avions bu que du bon rhum.
le voilier est le triangle gris claire, l’avant est au bout de la flèche rouge
Vous parlez bien des 2 schémas avec les 3 flèches indiquant le vent ? Il s’agit de la même représentation du voilier sur l’ensemble du site : le triangle gris clair. En bleu c’est le safran, donc l’arrière du bateau.
Si vous parlez des 2 premiers schémas des écoulements, en effet je peux ajouter le bateau si ce n’est pas clair.
Bonjour.
Il doit y avoir une erreur dans la partie « écoulements laminaires »
« Si le penon extrados décroche, […] soit on lofe, soit on choque la voile.
Si le penon intrados décroche, comme en 3 sur le schéma, à l’inverse : soit on abat, soit on choque. »
Dans tous les cas, on choque!
Oui je vous rejoint sur votre analyse, si le penon intrados décroche, j’ abat légerement pour augmenter le vent sur l’introdos et le reduire sur l’extrados ou je borde ma voile.
En effet une coquille s’est glissée, je corrige de suite 😉 Bien vu Jeje !
Bonjour, superbe entrée en matière pour découvrir la voile. Je souhaitais revenir sur les 2 derniers schémas, qui présentent la même orientation du bateau (allure largue), le même vent réel (flèche bleu), mais 2 vitesses de bateau différentes (flèche rouge). Hors, il apparait ici que le vent apparent est moins important (taille de la flèche verte) dans le cas ou le bateau va le plus vite. Il n’y a pas, à ma connaissance, de corrélation directe entre la vitesse du bateau, vitesse du vent et les écoulements laminaires. Par contre, plus le bateau prend de la vitesse en restant sur… Lire la suite »
Super site, bravo et merci !
Sur le schéma avec les penons, je pense qu’il aurait été intéressant de dessiner le bateau pour mieux se représenter sa direction et les conséquences des actions à effectuer pour corriger la situation en 2 et 3. Ce serait d’ailleurs bienvenu aussi sur les schémas des écoulements.
Bonjour François, je prends note si jamais j’ai l’occasion de revenir sur les schémas 😉
« Celui à l’extérieur va « accélérer » pour retrouver celui à l’intérieur au niveau de la chute de la voile. »
C’est un mythe classique en aviation, qui est aussi présent en nautisme alors ?
Cf. https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/wrong1.html ou https://www.cam.ac.uk/research/news/how-wings-really-work par exemple.
C’est une idée bien répandue… que je répétais aussi. 🙁
Une vidéo de Science Etonnante montre très bien que ce n’est qu’un mythe : https://www.youtube.com/watch?v=r-ESaj_4ujc
Merci a l’auteur de ce site pour toute cette clarification de ce charabia nautique (et de sa pointe d’humour) 🙂
Si c’est exact que le flux extrados ne rejoint pas exactement le flux intrados, en revanche l’extrados est bien accéléré. C’est ce que votre vidéo démontre. Plus accéléré même que s’ils se rejoignaient. Et c’est bien cette accélération du flux qui crée la force de portance selon le théorème de Bernouilli. Donc pour ce qui est de comprendre comment fonctionne une voile, ça fonctionne parfaitement. On peut dire que c’est une approximation mais nul besoin de noyer le lecteur sur un concept déjà compliqué.
Justement, cette fausse « approximation » n’apporte rien alors autant la supprimer. C’est plus réaliste et plus simple, ce n’est que mieux.
Peut-être me suis-je mal exprimé Skwaloo : Sans accélération du flux extrados la dépression associée n’est plus explicable par Bernouilli. Or votre post suggère que l’accélération du flux n’existe pas (le mythe), or par quelle autre notion expliqueriez-vous la force de portance si ce n’est l’accélération du flux extrados qui elle est bien réelle ? Il est plus qu’utile de le préciser, car si l’on s’en tient à votre Post, on comprend bien que vous en savez plus que l’auteur de l’article sur le sujet, mais on peut aussi en arriver à ne plus rien comprendre au phénomène physique dont… Lire la suite »
Désolé de ne pas avoir été plus clair, c’est le « pour retrouver celui à l’intérieur au niveau de la chute de la voile » dont la vidéo démontre bien que l’idée populaire du « Principe du temps de transit égal » (14mn40) est une fausse idée de la situation. Il est là le mythe. Je ne parle de rien d’autre que de ce qui est montré dans cette vidéo où on voit très clairement l’accélération sur l’extrados qui n’est jamais remis en cause.
Pourquoi faites-vous l’hypothèse que l’écoulement est laminaire ? Que recouvre pour vous ce terme ? Et si l’écoulement était turbulent quels seraient les conséquences ?
Bonjour,
Cette notion d’écoulement laminaire est « physiquement » fausse. L’écoulement est turbulent non décollé. Ce qui ne change rien sur le réglage des penons.
Par ailleurs, la faible différence de distance à parcourir par les particules entre la face extrados de la voile et la face intrados n’explique pas la différence de vitesse entre ces deux écoulement.