File:Pressions locales dans une fusée à eau.png
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DescriptionPressions locales dans une fusée à eau.png |
Français : Schéma montrant les pressions locales à l'intérieur d'un moteur de fusée à eau maintenue au banc d'essais et sans tenir compte de la hauteur de la colonne d'eau. Il s'agit ici de montrer comment, en application du principe de Bernoulli, la pression statique locale diminue sur la paroi aux abords de la tuyère. C'est cette diminution très localisée qui explique que la poussée d'un tel moteur est 2PStuy et non simplement PStuy.
English: Diagram showing local pressures inside a water rocket engine maintained at the test bench and without taking into account the height of the water column. The aim here is to show how, in application of the Bernoulli principle, the local static pressure decreases on the wall at the approach of the nozzle. It is this very localized reduction of the pressure on the wall which explains that the thrust of such an engine is 2PStuy and not simply PStuy.
Español: Diagrama que muestra las presiones locales dentro de un motor de cohete de agua mantenido en el banco de pruebas y sin tener en cuenta la altura de la columna de agua. El objetivo aquí es mostrar cómo, en la aplicación del principio de Bernoulli, la presión estática local disminuye en la pared al acercarse la boquilla. Es esta reducción muy localizada de la presión en la pared lo que explica que el empuje de tal motor sea 2PStuy y no simplemente PStuy. |
Date | |
Source | Own work |
Author | Bernard de Go Mars |
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Les vecteurs rouges représentent la pression locale sur la paroi. Comme on le voit, cette pression ne diminue qu'à l'approche de la tuyère. C'est cette diminution très locale qui explique (lorsque l'on réalise l'intégration mathématique de cette pression sur toute la paroi du moteur) que la poussée de ce moteur est et non , étant la pression interne de l'air et l'aire de la tuyère.
Comme on le voit, la pression statique sur la paroi du moteur ne varie qu'à l'approche immédiate de la tuyère. L'intégration de la pression sur la petite surface concernée procure la force qui manque à l'explication intuitive (mais erronée) de la poussée par le déséquilibre des forces de pression internes créé par le forage de l'air de la tuyère... Ce qui peut donc être dit, c'est que la moitié de la poussée d'une fusée à eau est due à la baisse de pression qui se produit à l'approche immédiate de la tuyère...
En fuchsia, a été porté à partir de l'axe du moteur le carré de la vitesse locale de l'eau adimensionnalisée par la vitesse d'éjection. On note que la courbe fuchsia a bien la même forme que la courbe bleue, ce qui est constaté aussi, en aérodynamique générale, pour les courbes, le long des profils d'ailes, des coefficients de pression et des coefficients de vitesse au carré.
Ces calculs ont été effectués pour une fusée maintenue au banc d'essais et sans prise en compte de la pression due à la hauteur de la colonne d'eau.
est la pression locale au diamètre . est le diamètre de la tuyère et est le diamètre de la bouteille. est la pression régnant dans l'air au-dessus de la surface libre de l'eau.
Cette ligne bleue représente la surface libre de l'eau au moment du lancement.
En ordonnées sont indiqués les rayons de la bouteille.
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