Fabriquer une soufflerie aérodynamique Eiffel de poche

Où l’on rend hommage à Eiffel avec un aspirateur, une caisse en carton, et deux balles de ping pong…

J’ai à l’occasion de la manifestation « paris face cachée » visité avec les enfants la soufflerie Eiffel, remarquable installation toujours en service (vous pouvez regarder là et même faire appel à leurs services) construite par… Eiffel (de son vrai nom Alexandre Gustave Bönickhausen … Aha vous ne saviez pas hein ?).
Eiffel a beaucoup travaillé sur les problématiques liées à l’aérodynamisme lorsqu’il a construit et exploité la tour, l’armée lui a d’ailleurs demandé de donner un fondement scientifique et expérimental aux théories sur la portance des avions. Il a donc mis au point en 1909 cette soufflerie en développant de nombreuses innovations, ce qui en a fait le top de l’époque, puis l’a reconstruite en 1912 à Auteuil, où elle tourne toujours !

La visite fut passionnante et notre super guide (Benoit BLANCHARD, le patron de l’entreprise qui l’exploite actuellement) très pédagogique…
Mon fils m’a donc « suggéré » que nous en construisions un chez nous (Vous savez, de ces suggestions fortement incitatives selon la technique du disque rayé…).
J’ai donc fini par m’y mettre.

Fabriquer une soufflerie aérodynamique Eiffel de poche

By 29 mars 2015

Instructions

Les trois principales caractéristiques et innovations de la soufflerie Eiffel (celles que j'aie retenu en tout cas) sont :

  • le fait que son hélice aspire et non souffle : sa position à l'arrière du flux permet un flux d'air beaucoup plus régulier, alors que derrière l'hélice il y a énormément de tourbillons
  • la présence d'une "chambre Eiffel" qui est la pièce dans laquelle se déroulent les expériences, hermétique à l'exception des deux ouvertures d'entrée et de sortie du flux, de taille identique et se faisant face. Le "courant d'air" est uniquement limité à la zone se situant entre les ouvertures ("veine libre »). Cela permet de disposer opérateurs et matériels autour de l'expérience sans la perturber !
  • la présence d’un diffuseur, qui permet d’améliorer le rendement en réduisant le conduit par rapport à la largeur de l’hélice. Nous n’avons pas utilisé cela, car plutôt que d'installer une hélice, j'ai pris la solution de facilité : l'aspirateur ! Du coup le conduit entre la chambre et le dispositif d'aspiration, au lieu d'aller en s'élargissant, se réduit pour s'adapter au tuyau de l'aspirateur. C'est probablement moins "réglo" en termes d'homogénéité du flux (je suppose), mais enfin je ne suis pas sûr que le degré de précision requis par notre appareillage nécessite un tel perfectionnisme 🙂

Eiffel autorisait les autres constructeurs à exploiter ses brevets à la condition qu'ils inscrivent son nom sur la chambre… eh oui, l’open-source de l’époque ! Nous avons donc écrit son nom sur la caisse en carton 🙂 *

Pour le reste, du carton récupéré a fait l'affaire !
La taille de la caisse en carton définit la taille du reste.
Un cornet pour l'induction (l'entrée d'air) : diamètre extérieur 28cm diamètre intérieur 11,5cm cela fait 6 formes en trapèze de 6,5 coté étroit par 17cm coté large, et de 18 cm de long, découpées en courbe rentrante pour donner ce joli effet pavillon...

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Un cornet pour l'abduction (la... sortie ! Mais suivez donc !) celui-là en cône droit pour simplifier la chose, diamètre extérieur 4cm s'ajustant à la rondelle de tuyau de PVC dans laquelle viendra se coincer l'embouchure de l'aspirateur. Diamètre intérieur 11,5cm, cela donne 6 trapèzes de 6,5cm coté large par 2cm coté étroit, et de 45 cm de long. Pour que le cône soit bien régulier, veillez à prendre les mesures depuis un point pivot, qui représenterait la pointe du cône, si vous ne le tronquiez pas.

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Le tout collé à la colle au pistolet.

Ah mais comment savoir ce qu’il se passe dans la soufflerie ? J’ai récupéré un rectangle de plexiglas qui fera une fenêtre sur le coté de la caisse...

Suffit de fermer le haut de la caisse avec un bon scotch amovible mais hermétique, et voilà le travail ! (le petit tube vertical sur la gauche est un pied pour stabiliser le tout...)

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Bon à présent nous avons une soufflerie, mais… comment vérifier qu’elle fonctionne ? et correctement ?
Il nous faut un instrument pour mesurer la vitesse du vent : un anémomètre !
Pour le fabriquer, très simple, se reporter à cet article. Ici je l'ai posé sur un bâtonnet planté dans une planche que l’on pourra disposer ou retirer à l’envi au fond de la boite.

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premier test : concluant

https://youtu.be/s-UAM7xqlE4

Je laisse mon fiston expérimenter : il découvre qu’en réduisant la taille de l’ouverture (en le réduisant avec un rouleau de scotch par exemple) cela augmente la vitesse du courant d’air ! Eh oui, la loi de Bernouilli stipule que pression et vitesse varient en sens inverse.
D’ou deux petits accessoires amovibles pour réduire les deux ouvertures selon les expériences.

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Nouvel essai avec une hélice...

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Au fait, et le principe de la chambre avec le courant d’air circonscrit à son milieu ? testons avec une bougie : Placée dans le centre elle… s’éteint, soufflée par le courant d'air.

https://youtu.be/7-TNhHXyUdY

Placée sous le flux, elle vacille à peine ! Incroyable… (attention tout de meme hein : tout est en carton !)

https://youtu.be/jyYcnxF5LAA

Mais comment mesurer la résistance ? il faudrait un dynamomètre

Pour le fabriquer, c'est également très simple, se reporter à cet article. Malheureusement mon dynamomètre était encore trop peu sensible, il faudrait que je trouve un élastique plus fin encore...

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notez que j'installe une petite lampe de poche dans la boite pour mieux observer...

Voila, plus qu'à faire des mini-maquettes de plein de trucs pour les tester 🙂

J'ai tenté de créer de la fumée pour visualiser son écoulement sur les objets, avec des bâtonnets d'encens, mais le résultat n'a pas été concluant... si vous avez des suggestions, n'hésitez pas à m'en faire part !

Je mettrai à jour cet article au fil des perfectionnements et des expériences, passez de temps en temps :)...

 

* Gustave Eiffel demandera à ce que l’appellation officielle : « Appareil aérodynamique système Eiffel Paris » soit gravée sur une plaque de 1 m x 0,5 m apposée sur toutes les installations, qui utiliseront ce procédé, sans toutefois exiger de compensations financières.

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Globalement on s’est bien marrés

PSSSST ! les constructions à la Eiffel vous passionnent ? essayez de les refaire en spaghetti ici !

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(la voix de son maitre…)

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17 Responses to Fabriquer une soufflerie aérodynamique Eiffel de poche

  1. Jean-Luc

    Super !
    Il est fou ce papa Toysfaber ! Et on aime !
    Je me demande aussi comment tu peux visualiser le flux.
    Est ce qu’en mettant à l’entrée de longs fils type fils à coudre, ou fils de cuisine tu n’arriverais pas à matérialiser les lignes de flux ?
    Il faudrait que les fils soient suffisamment long pour bien ressortir de l’autre côté.

    A bientôt,

    JLA

    • fxf

      Héhé merci Jean-Luc ! 🙂
      Oui tu as raison il faut que j’essaye cela !
      La suite au prochain numéro 🙂
      FXF

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  6. ttequen

    Merci beaucoup pour cet article, tes commentaires et ta réalisation me servent énormément pour les TPE cette année! Le prof de génie mécanique est bien content de pouvoir récupérer une soufflerie à la fin de l’année d’ailleurs 😉
    Jules

    • fxf

      Bonjour Jules ! Ah ben super, je suis content que cela te serve ! N’hésites pas à me transmettre des photos de ta version 🙂
      A bientô t!
      FXF

  7. Bellamy

    Bonjour, pouvez-vous m’indiquer quelled parties sont faites en carton et celles en carton de cristalline? Merci.

    • fxf

      Bonjour Bellamy,
      Ce son les deux cornets (d’entrée et de sortie) qui sont réalisés en carton de cristalline…
      FXF

  8. Villa

    Ou puis-je trouver du carton de cristalline s’il vous plaît ?

    • fxf

      Bonjour ! ah très simple, ce sont les feuilles de carton qui séparent les couches de packs d’eau sur les palettes de la marque « cristalline », donc au supermarché (moi c’est chez Carrefour…)

  9. Alain

    Quel est le rayon de la courbe pour l’entrée d’air? Merci! 😉

    • fxf

      Bonjour Alain,
      Heu, houlà… aucune idée je l’ai fait à la main levée et je ne l’ai pas à disposition pour pouvoir le mesurer là… désolé !

  10. Thomas

    Bonjour. Peut-on mettre une voiture et de la poudre pour voir les effets aérodynamiques (la traînée…) ? Merci d’avance ! (C’est un TPE)

    • fxf

      Bonjour Thomas ! oui je voulais essayer cela, en utilisant de la fumée de bâtonnets d’encens, mais cela n’a pas marché il aurait peut-être fallu générer la fumée par des buses fines à l’entrée de la chambre. Pourquoi pas avec de la poudre et un appareil photo en poses longues c’est une bonne idée. J’avais également pensé utiliser de fine fibres en soie, mais comment les accrocher sans provoquer de turbulences ? pas facile tout cela…
      Vous me direz ce que donnent vos expérimentation, cela m’intéresse ! 🙂

      • Thomas

        Bonjour fxf ! On va essayer avec du bicarbonate de sodium qu’on insufflera dans le tube (rempli préalablement avec des pailles et le bicarbonate) à l’aide d’un sèche-cheveux qu’on enverra vers la chambre. On ferra cet expérience qui nous servira dans notre production de TPE ! Merci !

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