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"Surface solide devant servir de paroi pour un écoulement de fluide".
Cette invention concerne la réalisation de surfaces solides jouant le rôle de parois puur des écoulements fluides, le but prin- cipal de l'invention étant d'éviter le décollement de la couche li- mite et la dissipation consécutive d'énergie dans le fluide, en aval de l'endroit ou se produit le décollement, ce qui provoque un adroitement de traînée sur la surface et une perte de pression au sein du fluide même.
L'application de l'invention est possible de façon générale aux ;amis solidesd'écoulements fluides, somme par exemple en ce qui concerne la réalisation :
1) de profils d'aile,: ou d'autres parties d'avions, de pales de rotofs puur hélicoptères uu autres aérodynes a voilure tournante, de pales d'hélice et d'aubages pour ventilatenus, compresseurs ou turbine::; ;
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2) de corps ci trois dimensions exigeant. une faible' traînée, pur exemple des fuselages d'avions ou des fuseaux moteurs, des coques de sous-marins (puisque l'invention s'applique à des parois
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,;u11C1.P., d'un fluide visqueux quelconque en mouvement) ;
3) de conduite uu canaux renfermant l'écoulement fluide, tels que des diffuseurs de compresseurs et de pompes, des tunnels
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aérodynamiquos ou d"'Jù installations analogues.
Conformément a 1 Tinvert,iun, tout ou partie d'une surface soli- de destinée a former lu frontière d'un écoulement fluide, est for- me d'un matériau poreux, dans lequel les dimensions et l'intervalle deb ur9", eun 61p,ent faibles comparécl l'épaisseur de la couche limite rée sur 09 ('Ge jurfaoe poreuse, lorsque le dispositif est en marche. De plus, en combinaison avec cette surface, sont installes des dispositifs permettant d'appliquer a travers les pores une aspiration repartie, au fluide qui s'écoule le long de la sur- face.
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Le uen-ie 'if8,7.U.19a't iaris le texte ci-dessus signifie que les dimensions et l'intervalle des pores par rapport à l'épaisseur de la couche limiue oom. ,le l'urdre de un centième, elL en aucun cas supérieur a un cinquantième. Une surface dont la porosité présente cet ordre de finesse sera dénommée ci-après "surface hydrodynamique- n1311t poreuse".
Un peut modifier l'écoulement d'un fluide le long d'une surface solide par application d'une aspiration répartie à travers une surface poreuse d'un type relativement grossier, dans laquelle les dimensions etl'intervalle des pores se rapprochant plus de l'épais- seur de la couche limite ou lui sont même supérieures, mais l'inven- tion ne concerne pas de telles surfaces poreuses "grossières", les conditions éant dans ce cas analogues . celles qui règnent quand on applique l'aspiration par un certain membre de fentes ou ouvertu- res discrètes, placées a intervalles rapprochés,
mais étant
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hydvclynluewent différentes de celles créées en appliquant l'as- piration réparria u bravors une surface hydrodynaiuiquement poreuse telle qu'indiquée plus haut.
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Les recherches lui ont conduit à l'invention ont révélé qu'on peut supprimer le décollement de la couche limite par le retrait de quentités convenables du fluide à travers une surface hydrodyna-
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wiquAllisnt poreuse pour dea parois de forme quelconque et pour un type 4ueicui14ue &e distribution de vitesse dans le fluide à l'ex- zérigur de lu couche limite (la forme de la paroi et sa distribution de vitesse étant évidemment liées). Ces recherches uni révélé, en outre, la possibilité d'assurer un écoulement laminaire de la couche limite pour une forme quelconque de paroi par le même procédé.
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Les réduirais expérimenteux obtenus jusqu'ici conforment ces con- clusions. Pour obtenir des résultats semblables par 3iration au travers d'une surface poreuse grossière, il faut mettre en jeu des quantités de fluides bien .Supérieures à celles qui interviennent
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avec une surface hydrodynamiquement poreuse définie comme ci-dàssus.
L'épaisseur absolue de la couche limite dépend d'un certain nombre de vuriables, belles que la forme de l'échelle de la surface, de facteurs, tels que' l'incidence dans le cas d'un profil d'aile, qui affectent la distribution des vitesses, le nombre de Reynolds, la partie de la surface considérée et particulièrement sa distance en direction de l'aval a partir d'un point d'immobilité, d'une fente d'aspiration ou de tout dispositif qui modifie la couche limite ou forme le point de départ d'une nouvelle couche, l'uniformité de la
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surface et l'effet d'uspiratiun a travers la surface poreuse elle- même. L'épaisseur des couches limites laminaires sur des surfaces
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de fUrli.e et de dimensions données,
dans des conditions d'écoulement données, peut Lra déterminée théoriquement au moins d'une façon aprOXim1:i.Ve,' la fois avec ou sans aspiration, mais les épaisséurs des couches limites turbulentes développées ne peuvent pas être
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60Ullii9d ,il aisément au calcul.
On rappellera toutefois que l'application d'une aspiration répartie a en général tendance à empêcher le développement d'une couche limite turbulente épaisse et que, pour être efficace en em-
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;4ehani woii décollement ou pour maintenir un écoulement laminaire, la région de la surface sur laquelle est appliquée l'aspiration ré- partie duit de prolonger vers l'amont jusqu'en un point auquel la
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couche limita epi encore 1u1à=iràuire ou bien si elle est turbulente, ou '=11 n'a pas une eph.ib.j3ur importante relativement a l'épaisseur ,lui sr3lt è..1;1.o9lfJ1J<=J ,ur une couche limite laminaire stable dans des c0nlitin nb1G6Ue$.
L'éj,....:.i.3:.-eur absolue maximum de lu couche iiiriie L envisager ei né:Pà,,aire:uenc dans une certaine mesure arbitraire, par exemple, sur d ,., u11 a '" d ':.:.Vi0r.", de rondes dimensions et de uection conace- 11.::. LIe, re::em;,;nt l-p, surfaces d aérodynAJfi.iqueme nt uniPN et fonction- r;ani dr2 des condition-;
favorables, une couche limite laminaire aliàni jus4u'à une épaipôeur de un pouce ou m@me plus peut .se former L.ai,j, duno lu .l;'rytiu'?, il seru désirable, lors de l'application d'une ::\.sj,;ir-..ltiun poreuse ur cette aile, d'empêcher -lue la couche liu.iue ii'cteigne une él-,",L".3ur de cet ordre, et d'étendre la région poreuse vers 1'au.ont ju.3,iu 'en un point dû la couche limite est consi- rder", 1lolli9r. pluma mince, et cette considératiun d'applique aux autres parui.j fluide aux les quelle s il peut se développer une couche limi- te d té..ai,aeur comparable.
Fn conséquence, on envisage la valeur
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de un pouce comme semblant être l'épaisseur absolue maximum de la
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coucha limite devant ure prise en considération pour des applica- tions de l'invention, et le nombre de un cinquième de l'épaisseur
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de la cuuche limite pour la limite supérieure des dimensions et de
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l'intervalle de3 j;oie;: détermine par suite une surface poreuse pré",qnl.dn-ij u moins cinquante orifices par pouce linéaire, ou 20500 orifice.s par pouce carré.
Toutefois, une surface de ce type serait seulement hôTàruàynN,,1<ueieni poreuse si la couche limite atteignait ï'sui.,= ur totale' de un puuue sur toute la région poreuse, même lorsqu'elle Pi-. soumise t" une aspiration, et serait en pratique d'une faon peu lorèQ eortaine trop grossière pour permettre l'ob- e:r:.l:.i011 .-le.:: a-vaiiimdew complets de l'aspiration hydDodynaliliqu614ent poreux, #: 0Glld':!,uenG9, on considère une valeur de 100 orifices par pouue linéaire, Lu de 10e000 pur pouce carré comme étant la li- mite inférieure de finesse pour une surface hydrodynamiqupment poreu- se dans la plupart des applications de l'invention. Dans un grand nombre l'rirlicW iun; l'invention va prescrire des surfaces pureau- .ses présentant 40,000 uu un plus grand nombre d'orifices par pouce
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carré.
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Il a él..é porte a. la conooL:;:JUl1iJe du demandeur que, dans le brevet anglais n ,790598, il est décrit un i:;vl0r dans lequel la coucne limite de l'air peut µre écartée par aspiration sur une ou plusieurs régions de ja paroi superficielle par l'interniudiaire de 0lJ11i!l.uil..d reliis a un dispositif aspirateur d'air, dan,s lequel une ou 1>J.u."ieu.c.... ré.i.uJ1;:, de 0'" surface présente, cunforniéneni à sa natu- :ce ou u da ,Hj:(1.J'"r'u0T.iún, un grand nombre d'orifices ou d'interstices de f,ibl.eb .1il.i.'1 n,:1ÍcL':J -:aré;.; et repartis d'une façon sensiblement unliuru:e dur cette rëgicn, de iiianière à rendre cette région poreuse b. l'air d'une f",'s Yl virtuellehient uiliforiie, Il a éLé en outre éta- oli que des orifices ou intl3r-:.s1;ic9s àe l'ordre de 420 par pouce carr cunVnn'9nt l'obtention de la porosité virtu911e désirée.
Il Tl '':1,,,t fait aucune allusion dans le brevet sus-indique a oebbe cunception que le dimensions et l'intervalle des orifices ou 1:¯t'.'rui.7.U9d doit dépendre de l'épai,seur de lu couche limite 'développée ur la rébion perforée. Cette conception est fondamen- tale dans le oas de la présente invention, qui repose sur cette découverte ¯lue l'application d'une aspiration à une surface hydre-
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dynamiquement poreuse telle que définie plus haut engendre des con-
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séquences qui sort hydrodynan:iciuement ou aérodynaruiqueruent distinctes de ce.Lle ààùeri'1inées par application d'une aspiration à un type plus 0rosoier Je surface poreuse, et est beaucoup plus efficace que l'aspiration a. Gruveriz des surfaces poreuses plus grossières de ce type uur la cur.;r,.ande de lu couche limite.
On indiquera ici que l'aspiration répartie à travers une surfa- ce hydrodynamiquement poreuse ue, prête à deux modes d'emploi :
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On peut user d'un degré modéré d'aspiration pour soustraire assez de
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fluide - lu couche limite pour lui permettre de franchir sans décol-
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lement une région de gradient de vitesse décroissant, et même une
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discontinuité dacroibbanie de vitesse, n modifiant la distribution de viGG,,:>.;;e a travers la couche limite par "aspiration poreuse", on peur maintenir le caractère laminaire de la couche limite ce qui exige une la distribution d9 viteucie à travers la couche limite soit "convexe", c'eNb-u,-dire que le gradient de vitesse transversal de la
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couche limite décroisse continuellement depuis la surface solide
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ju,:;;';
1.U '-.. 1'e,.ërieur de la couche ll4ti,e.
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Le. surface hydrolynamiquement poreuse peut être re stre i nte de3 rúc:;iuy;,3 dans le"..J.wÜ1CJ;J la distribution théorique de vitesse le (je 1'extérieur de la couche limite soit telle quelle amène, lA décollement, de 1 couche limite ou la transition de l'écoulement L.miil1...Iire 1.... l'écoulement turbulent, ou au voisinage de telles ré- SlUll."J !-,lLl.:> paruiculièrement, juste en amont de ces régions.
Ou économj-sâra a il.;). fuis le matériau poreux et l'énergie employée pour créer l'aapiraiun eix dessinant la forme àe toute la paroi de belle sorte ':!,ue les conditions gér8.1irices de décollement ou de tur- bulence de 1; couche limite, a 'esn-&4ire que le gradient de vitesse négatif (quand la vite3;:;e décroît dans le sens du courant) et les formes de purois concaves vers le fluide soient limitées à des ré- giona prescrites ei que-ces régions soient réduites au minimum, 0Ulit3 tenu de:; autres exigences. On peut donc effectuer avantageu- <àe=enl la déterminucion des formes des parois pour des distributions données de vi1JA6..Jeci Ir de.:) méthodes mathématiques connues, mais cela n'ebi pas e,5,enLiel, eL l'invention n'est pas limitée a des .parois aux former ainNi déterminées.
On peut aussi avoir intérêt en certains caM, surtout lorsqu'il faut maintenir une couche limite laminaire disposer une surface ..,poreuse en amont du point où naient ie conditions défavorables, telles qu'un gradient de vit9...,,,,,e r¯a;,cif ou une forLie concave de la paroi, afin d'amincir notablement la couche limite avant qu'elle ne rencontre les aircon- cil.anU'9d défavorables. On réduit ainsi au minimum le degré d3aspira- tion nécesuirR dans la région où règnent effectivement ces oondi- 1..1UiJ d.f;.vuruleue L'importance de l'aspiration à appliquer dépendra de facteurs divers QOuo.!.-,r<1nè;nl. 1'indice¯ Reynolds, le gradient de viûe3se, l'épais- 3eur de 1; couche limite, la nécessité de maintenir l'écoulement
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liminaire , etc...
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Ou peut. fzairg varier la valeur de l'aspiratiun .appliquée, le longdn courant de fluide ou è travers le courant de fluide, en
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cloisonnant l'espace au-dessous de la partie poreuse de la surface
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eu en ;r,li.uart diverses valeurs d'aspiration aux COmp6l!timents ....J 1:""i formée.
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Si nécessaire, 1" indice de porosité" de la surface, c'est-a- lire le r4 .L ¯uru de lu section totale des pores d'un clément de sur- face t. la superficie iviale àe cet élément, peut varier de point .en
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point de la surface poreuse par une fabrication adéquate du matériau
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1111-ll L'ua, uu en construisant la surface poreuse t- l'aide de panneaux ,ÀY,2n-t, des indices de porosité différente. On encore, on peut faire varier i't.,lu9ur dm.:r'térivu poreux de façon analogue.
Il est souhaitable cependant d'éviter ou, du moins, de réduire ,,U minium.: l'emploi de tels expédients à des fils de simplicité et ï fu:llicé :lA construction et créer une aspiration suffisante pour 'r9 H9H e'iG"1>-e& niariuia de tout élément de la surface pùrpu- se, le 1"'"éTlà;U à? la surface étant uniforme sur toute, la région en ce lui concerne l'épaisseur, l'indice de poroidité, les diruensions et, l'inbervulle Jg pores, ces derniers étant assez petits relative- ment a ilejal9lîr ll:lil1;.111L de la couche limite rencontrée en un point ,ueluuniue Ci? la région et dF:
na toutes les conditions de fonctionne- Li6 rl L L'invention ne 9 rapporte pas aux détails du mécanisme, c'est- u,-sirs ,ux pompes, tuJr.uteries, et autres dispositifs, utilisés en vue de créer l'aspiration et de l'appliquer é, la surface poreuse, les ue ce genre utant connus, et leur adaptation aux fils de ce Lie invention ta-rt du domaine des spécialistes.
On conrjctit eu un dispose industriellement des matériaux poreux de. réi*4zanug e de rigidité convenables, lorsqu'ils sont convena- ule.!LGnù soutenus, et dont la porosité est assez fine pour les buts de ce tt- inverlLlUIlo Un tel matériau peut être un bronze "aggloméré" ou fritte en plaques, ou panneaux dont on a proposé ou aasagré l'em-
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ploi pour des parties des revêtements d'ailes d'avions comme moyen de répartir un liquide dégivrant sur la surface extérieure, le liqui-
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de étuiii, refoulé a travers les pores de la plaque par une pression
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interne. Ce matériau peut être fabriqué en feuilles d'épaisseur
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descendant jusqu'à environ 1,6 zm, et les feuilles peuvent être cour- bées a la .forme par des méthodes classiques.
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L'aluminium peut aussi être "aggloméré" ou fritté et fabriqué en feuille de. matériau poreux par des méthodes semblables à celles employées pour le bronze ; cette sorte d'aluminium "aggloméré" en feuille peut également être courbé à la forme. Là où la légèreté est une considération importante, on donnera la préférence à ces feuilles d'aluminium "aggloméré" pour les applications de l'invention.
Pour les applications dans lesquelles la couche limite peut atteindre avec sécurité une épaisseur telle que les surfaces poreu- sesse rapprochant de la limite inférieure de finesse indiquée plus haut, à savoir lOo000 orifices par pouce carré, sont convenables, on peut utiliser une gaze métallique fine ne présentant pas moins de cent mailles par pouce linéaire.
Un tel matériau exigera un support convenable, et une résistance et une rigidité adéquates peuvent être obtenues par un matériau feuilleté forme d'un certain nombre de toiles wétalliques, ayant une
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finesse progressivement croissante, la couche la plus fine consti- tuant la surface effective le long de laquelle s'écoule le fluide
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résenan1. 100 mailles ou plus par pouce linéaire, On peu't< ausi préparer une plaque de matériau poreux convenable p::r les méthodes connue de mécanisation.
En projetant du métal :.1.1::1111:> un moule nyont 1<:1 forme requise, on peut se passer du formage ;le la fouilla de matériau après fabrication et obtenir une précision supérieure de surface,
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DQ":l ;:f7d applications aux profils d'ailes, l'invention donne la possibilité de maintenir l'écoulement laminaire sur tout ou par- tie d'une aile d'avion, pour un indice Reynolds de vol, beaucoup plus
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.:JÙ.9l.L.';!nï., jue ju.,u'ù l.L.ln,,"!Jl0.nto Dans Che cas, un conseillera d' employer un profil lui >vii partout convexe afin d'éviter l'instabili- té à3ri.;,aù,i ,ue ae.jojic'3 une ;;urface cuncave, 8"(;
da réduire ainsi au 14.uliLcUlJ..l 1',;l,irmun n:::09,,-=;).ire au maintien dp l'eùouleiiipnt laminai- ree in QU'ure, i. ':':..oJ:-.iru,iu!l devra être telle que lA,] distributions de Vl,,8cid8d L. vr;aYe2'o la couche limite soient partout "convexes".
De pluh, d.3 :per1iurbt:t'.:l.ùn;s provenant de la rugosité ou des ondula- iiini dn surface peuvent l,re absorbées dans la surface. L'indica- "lon 1 précède .j'applique L. toute distribution de vitesses de l'é-
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roulement potentiel et tu toute forme de profil.
Par conséquent, une vaste latitude est. laissée pour des.Biner la forme en confor- mité avec d'autres exigences. Dans une aile "toute laminaire", la région poreuse où l'on applique 1 'aspiration commencera prèsdu accrue bord d'attaque afin d'assurer une stabilité/(qu'on obtient partiel- lement en maintenant une couche limite mince) et il peut être néces-
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--aire d 'u1.ili.:.sr une surface poreuse uniformément fine à?ni laquelle les dimension..: et les intervalles de pores soient très faibles et 1'indice de porosité très élevé.
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Um autre airlic3civil de l'invention aux profils concerne les ,iile i:atl.ia8. a feibl traînée, n dessinant le profil de telle #orie Yüe le. dldGrlbu1i0n de vitesse y .U11: d'un type pour lequel 1.-. V1U19riüo gradients ll;ç1.if,; soient limites à une région relative- ment faible àe la partie arrière du profil, où l'on applique 1. 'aspi- ration a ,ruVE1l'd le ores, un peut supprimer entièr%.3nt le ù.é0úlle- L- ru :.le la couche limite, économisant ainsi le matériau poreux et l'énergie 11c"e.,aire a l'aspiration. La partie arrière peut offrir un !:ill,;l") uréi ouvert, ce qui .évite la présente d'un ling "dard" lu fir19 >aui É!1.re cnivexe tout du lúll5'o Un exemple de profil de 39 ;1'Jr..r,e CJ..:>1. déoriu :"lu3 loin en se référant aux figures des des- @ Mins amexés.
Un autre domaine encore dans lequel l'invention peut s'appliquer aux profila pour aile,:, d'avions ou autres emplois aéronautiques cunsis-
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te a re barder le IIdcrucl1elhentll et à augmenter la porttllc8 maximum, 1;=rli#ulière;#=en'u ses ailes a faible traînée, rel1:!.tiven.911t niinoes.
Dans cette ar.'l-l iu:...(t 1011, la forme est telle qu'elle produit un gra- dient ic vtpe raiàe antagoniste de l'écoulement potentiel sur l'extrados, en aval d'une pointe de dépression Qc Test-à-dire d'un point de v:n,esse waxili;U1=1) au bord d'attaque ou.dans son voisinage, aux coefficients de portance élevés, et l'on applique une aspira- tion uniforme ou graduée le la couche limite à travers une surface finement poreuse sur une partie au moins de cette région de gradient
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de vitesse i;llGagOr1iBte De cette façon, le décrochement prématuré , caractéristique des profils minces à faible traînée, peut être re-
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." tardé et vn peut obtenir un coefficient de portance maximum élevé.
On décrira plue. loin un exemple du profil de ce genre en se référant aux figurades devins annexés.
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Dans 1 tui- lcu-uiun 3e l'invention à d'autre types de parois d'écoulements fluides cu-a1i1; des fuselages d'avions au des fuseaux- moteurs, des conduits, des canaux, etc..., l'emplacement des régions poreuses d'aspiration dépendra de la distribution des vitesses sur la paroi et devra être choisi dans qhaque cas particulier conformé- ment aux conditions à remplir.
Dans la plupart de ces applications, le mouvement du courant fluide sera a trois dimensions, rendant le
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calcul des distribution de vitesses et des formes de corps plus complexes ue dan... les cas a. deux dimensions dont les profils sont des exemple.-' typiques, et le.; méthodes expérimentales conviendront
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généraisment mieux u la détermination des distributions de vitesses, des emplacements ,le surfaces poreuses d'aspiration, et des valeurs 1. 'a::>l--ir",'Gi0n:# ':!,ui::>e;:>.
Sud ce rapport, l'application de l'aspiration a travers des purpa cuni'ormémenb ti Oe&t9 invention peut être particulièrement .t:'r'(:eu""e pour éviùer le décollement de la couche limite aux raccor- 1'Sl.u91,'; 1-:,.3 ',:11.LF.'::, des empennages et plans de dérive des avions avec le fu3ela U1i le.3 i:ujeaux-moTeur.3.
L'lYIV .Y1WC,11 9L; .3 '2.l--l--li-Iuer utilement aussi aux coques de sous- ù,:.Jr'lÚc., à.l nt.. la tiaiLnée en immersion peut être considérablement rédui- te par application d'aspiration a travers des pores de la paroi sur une 1':"r'ir,J au l!:.ulTl;.; de la "cuulée arrière" àe la coque.
Il ':.: bien er.ï,er.lu qu'une partie au moins des partes par pom- page vub.l.e en pr"imi;:n l'aspiration, dans toute application de l'invention L- un ..;url-.;, J Jp déplaçant au sein d'un fluide, peut être r'; ur';"! .;:>UUO.:> l'orms de }uu.:.idée d'un jet d'échappement. De façon analogue, 5:.: 1 b..t:'l: li¯). {ions" statiúnl1Glire s", 0'e.jt-à-dire pour 1<=' diffujeurj et les écoulements dans des canaux en général, 1 9é- chai, peut être effectué dans le système en dRs points appro- priée par les tuyère l'éjection, en conservant partiellement la
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pression le vllurge.
Cependant, dans toutes les applications , les pênes par pompage a escompter, avec une tuyauterie soigneusement
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conque, sont d'un ordre neubement inférieur au bénéfine dû à la diminution de l 'én*3tgie dissipée dans l'écoulement fluide lui-même réalisé par suppression du décollement de la couche limiteet dans certains cas, en maintenant l'écoulement laminaire).,
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Des..3xempleo typiques de l'application .de l'invention à des profila d'ailes et à un aanal de section croissante dans le sens du courant, pouvant par exemple constituer un diffuseur de compres- seur d'air, sont illustré-:
par le dessins annexés : la fig. 1 montre en traits forts la section d'une aile épaisse à faible trâinée aves aspiration a travers une paroi poreuse dans la région arrière, le dispositif d'aspiration étant représenté de façon conventionnelle;
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lu gig. 2 e ,3'[; une représentation graphique de la distribution de vitesse approchée le l'écoulement potentiel le long du profil
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rue montre la fido 1 ; les fiédo 3 et 4 sont respectivement un schéma et une repré- ,3ent..uion graphique du mâme type que les figso 1 et 2, mais relatifs -Li n profil liarde L faible traînée avec aspiration poreuse dans la région du bord d'cs,.xue;
e fàe 5 et 6 sont des vues respectivement analogues aux si;ss 1 et 2, uu 3 et 4, et se rapportent à un canal de section -.;X'vi .:>.",311l:.e Le profil d'aile symétrique dont le contour est repréjenté en A sur la fij. 1 a une épaisseur relative à la corde de 30 % et ;.,AI:;, ','¯,Da(:1.W F'.
X (l1E!,;:3lU'';?:;;j L partir du bord d'attaque) et ses urdonn6,i Y (indiquées sous la forme de fonctions de la longueur de la corde) .dont données dans le tableau 1.
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'IABL7AU 1.
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X Y (9xrdos ez intrados)
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<tb> 0 <SEP> 0
<tb> ,025 <SEP> ,0415
<tb> ,05 <SEP> ,0574
<tb> ,075 <SEP> ,0692
<tb> ,1 <SEP> ,0805
<tb> ,15 <SEP> ,0981
<tb> ,2 <SEP> ,1142
<tb> ,3 <SEP> ,1375
<tb> , <SEP> 4 <SEP> ,1554
<tb> ,5 <SEP> ,1662
<tb> ,6 <SEP> ,1664
<tb> ,7 <SEP> ,1562
<tb>
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X Y (ex8?oet intrados) ,8 ,1261 ,9 ,0712 ,95 ,0309 1,0 0,
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Z4 distribution de lu vitesse q à l'extérieur de la couche 1.mi'&e , par rar.ur , la vitesse à l'infini U, sur les deux faces pour une portance nulle, est représentée en fonction de X sur la fige 2.
Le gradient est positif depuis le bord d'attsque jusqu'à 0,75 de 1 corde En le décollement Ele la couche limite ne iiurvien- dra pas dans 0te région. De 0,75 de la corde au bord de fuite, le gradient de Vit."1::>be e.:'j négatif, et des points oorpespondanta2 et 3 du profil au bord de fuite 4 (voir la fig. 1) la surface de
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l'aile '3 ",G constituée 1-,r une plaque de matériau finement poreux, indiquée sur la fis. 1 par une ligne en pointillé 5.
Du bord :1'aa.iue 1 ut rUlra 2 e 3, les deux faces du profil sont lisses e nin }!U'9U,j9",. 1'9",}&(;9 6 siGué au-de...;."ous du lu3.t.ér.l.a.u poreux deJ:.ul.5 2 e1 3 jUd:U 't. 4 eùù enfermé dans un cloisonnement interne '( e cn 8.l-.!:-1Ld.U9 l';,Spi.c'..1tiGn b. l'e,puce 6 par tous moyens oonve- Lient bl 'o'.. l 1;P. nt la luyeuterie D, et une pompe d'aspiration P refoulant en un point éloigné de l'aile par
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ur. %.-iôrau E (représenté brisé). On applique une valeur d'aspiration .:;uffl."t3.i1"1 a l 'e .:;1J6ve 6 pour aspirer assez d'air au-dessus des rbiúnë 2- et 3-4 e1 éviter 1= décollement de la couche limite.
Il peub 3 re économique d'étendre la région poreuse quelque peu en amont des points 2 et 3 pour amincir la couche limite -%vEiit qu'elle L ''=1 c:tAim l." région de gradient âe vitesse négatif et dA réduire ainsi l'aspiration requise pour éviter le, décollement au voisinage du burd de fuiùe ou le gradient de vitesse est très raide.
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Le profil d'aile de la fils. 3 (contour A') est symétrique et a une éi,:,i.,eur reltiv de 10.
Ses abs#isseu et ordonnées sont fournies par le tableau II.
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'1 .Y BLFAU 11 -----------
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<tb> X <SEP> Y <SEP> (extrados <SEP> et <SEP> intrados)
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<tb> 0 <SEP> 0
<tb> ,025 <SEP> ,0150
<tb> ,05 <SEP> ,0216
<tb> ,075 <SEP> ,0277
<tb> ,1 <SEP> ,0315 <SEP> #
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<tb> X <SEP> Y <SEP> (extrados <SEP> et <SEP> intrados
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<tb> ,15 <SEP> ,0383
<tb> ,2 <SEP> ,0435
<tb> ,3 <SEP> ,0480
<tb> ,4 <SEP> ,0500
<tb> ,5 <SEP> ,0490
<tb> ,6 <SEP> ,0435
<tb> ,7 <SEP> ,0347
<tb> ,8 <SEP> ,0268
<tb> ,9 <SEP> ,0160
<tb> ,95 <SEP> ,0090
<tb> 1,0 <SEP> ,0
<tb>
La distribution de vitesse de l'écoulement potentiel sur l'extrados a Cz = 1,5 , représentée sur la fig.
4, présente une pointe de dépression marquée au bord d'attaque 9 (voir la fige 3) avec un'violent, gradient négatif sur son versant aval. La surface 12 dans la région du bord d'attaque du profil depuis 10 sur l'intra- dos jusqu'à 11 sur l'extrados est faite, d'une feuille de matériau finement poreux et on applique l'aspiration a l'espace 13 situé au-dessus, enclos dans le cloisonnement 14.
Des points 10 et 11 jusqu'au bord de fuite 8, la surface est lisse et faite d'un matériau non poreux. Comme précédemment, les dispositifs générateurs d'aspiration sont représentés convention- nellement par la tuyauterie D, la pompe P et le tuyau de refoule- ment E. En appliquant une aspiration convenable à la région poreuse 12, un peut éviter le décollement de la couhhe limite dans la région dex gradients négatifs raides de la fig. 4.
La fig. 5 représente en trait fort en W les parois d'un canal symétrique à section rectangulaire, avec écoulement à deux dimen- sions, la flèche indiquant lu. direction du courant.
Sur la fig. 6, la distribution de vitesse associée le long des parois est portée en fonction de la distance comptée sur l'axe du canal. Les régions S des parois du canal, s'étendant sur l'axe de S1 et S2 et représentées en pointillé sur la fige 5 coïncident avec des régions de forts gradients négatifs de vitesse sur la fige 6 et sont faites d'un matériau finement poreux en plaques, au dos duquel un applique l'aspiration comme pour les exemples précédents empê- chant ainsi la couche limite de décoller.
Si le maintien de l'écoulement laminaire est d'une importance prinordiale, les régions poreuses des surfaces d'ailes tellea que
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celles représentées sur les figso 1 et 3 peuvent être plus étendues et un peut même munir entièrement le profil d'une surface poreuse,
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en ,b;1-li -;l.uallt l'aspiration L. toute la surface poreuse de la façon illustrée hI:'.....30r" principe par les figao 1 et 3.
Dans un canal ou une conduite également, tel que celui représenté en E iga 5, la partie poreuse des parois, a laquelle on applique l'aspiration, peut avoir l'étendue voulue., On n'a pas illustré spécifiquement
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ces modifications puisque leur rescription précédente, avec celle se référant aux figures, suffira ù permettre aux spécialistes de les comprendre et de les mettre'en oeuvreo
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RIF S U M E.
------------ 1 - La -..:Cn.blll&.i3un d'une surface solide devant servir de paroi pour un écoulement fluide et faite en un matériau poreux, dans le- quel des dilue niions linéaires et l'intervalle des pores sont égale-
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ment faibles relativement a 1''.épaisseur àe la couche limite fluide développée lorsque cette surface est utilisée pour le but proposé, et d'un dispositif pour appliquer une aspiration au courant fluide
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a Lr,:
vnr, le pores du matériau, 2 - Mode de réalisation de la combinaison suivant 1 , carac-
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térisées per les particularités conjugables suivantes : a) La surface solide poreuse forme une partie d'une surface solide, plus étendue eiaoïneiàe au n:
..oÍl)S appcoxijuativement avec une région de cette surface ou, a cause de la forme de la surface dans son ensemble, les conditions de l'écoulement d'un fluide y sont propices au décollement de la couche limite. b) Les dimensions et les intervalles des pores du matériau poreux ne sont pas uniformes dans toute la région garnie d'un tel matériau, mais sont en toute partie de la région, tous deux infé- rieurs L un cinquantième de l'épaisseur locale de la couche limite en cet endroit.
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Là surface dolide poreuse forme tout ou partie de la surfa- ce d'une aile. , d) La surface solide poreuse est disposée dans la région du burd d'attaque et s'étend d'une ligne rallèle à l'envergure, près
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-"'- du bord d'uut-..-1.U'3, sur une des faces, jusyu'u une ligne parallèle t. l'envergure plus éloignée du bord d'attaque, sur l'autre face, =1?'iie dernière fdC9 faisant normalement office d'extrados (ou face
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de dépression lu profil).
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e) 1-..\ surface oulide poreuse est disposes dans'la moitié ùrriè- re ,le l'aile '1(..;)'Yend. en amont du bord de fuite aur les deux face;o f) L:, ;:ur.fa->e sclile poreuse forme tcut QU ptirtip de la paroi d'un conduit ou d'un C,.r1 u1- circule un courant de fluide. g) Ce conduit uu l:
<..nol .iuns%1%ue un ctnA diffuseur. h) 1eI.(.:liérie.u poreux 3t un métal ou dlliuge "t.;g1.oIf.érj" ou fritte, en =3uiîiRe i) LA 1..Jiériai: poreux a une .structure feuilletée et est formé d'un certain nombre de coile métalliques a finesse de maille progres- sivement. rui.,a,nzp, disposées de telle sorte que la toile aux #-1,:lî,es les ,1.as 1-8 (.i -t;/3 "" qui présente 100 ou un plus grand nombre da lú.&.ilJe3 l,r j u1?ce lmna,ire, soit au contact du courant fluide.
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"Solid surface to be used as a wall for a fluid flow".
This invention relates to the production of solid surfaces playing the role of walls for fluid flows, the main aim of the invention being to avoid the separation of the boundary layer and the consequent dissipation of energy in the fluid, downstream of the point where the detachment occurs, which causes a deft drag on the surface and a loss of pressure within the fluid itself.
The application of the invention is possible in a general way to the solid friends of fluid flows, sum for example as regards the realization:
1) wing profiles ,: or other parts of airplanes, rotor blades for helicopters or other rotary wing aerodynes, propeller blades and blades for fans, compressors or turbines:; ;
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2) of demanding three-dimensional body. a low 'drag, pure example of aircraft fuselages or engine spindles, submarine hulls (since the invention applies to walls
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,; u11C1.P., of any viscous fluid in motion);
3) duct uu channels enclosing the fluid flow, such as compressors and pumps diffusers, tunnels
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aerodynamics or similar installations.
According to the Invert, all or part of a solid surface intended to form the boundary of a fluid flow is formed of a porous material, in which the dimensions and the interval of fl ow are formed. eun 61p, ent small compared to the thickness of the boundary layer on 09 ('Ge jurfaoe porous, when the device is in operation. In addition, in combination with this surface, devices are installed for applying through the pores a distributed suction, to the fluid which flows along the surface.
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The uen-ie 'if8,7.U.19a't iaris the above text means that the dimensions and the interval of the pores in relation to the thickness of the limiue oom layer. , the urder of one hundredth, it in no case greater than one fiftieth. A surface the porosity of which exhibits this order of fineness will be referred to hereinafter as "porous hydrodynamic surface".
One can modify the flow of a fluid along a solid surface by applying a distributed suction through a porous surface of a relatively coarse type, in which the size and interval of the pores approximate more than 1. The thickness of the boundary layer or even greater than it, but the invention does not relate to such "coarse" porous surfaces, the conditions being in this case analogous. those which prevail when the suction is applied by a certain member of discrete slots or openings, placed at close intervals,
but being
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hydvclynluewent different from those created by applying the suction to repair a hydrodynamically porous surface as noted above.
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Research led him to the invention has revealed that boundary layer detachment can be suppressed by the removal of suitable amounts of the fluid through a hydrodynamic surface.
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Allisnt porous for walls of any shape and for one type of velocity distribution in the fluid ex-zeroge of the boundary layer (the shape of the wall and its velocity distribution obviously being related). This research further revealed the possibility of ensuring laminar flow of the boundary layer for any form of wall by the same process.
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The experimental reducers obtained so far confirm these conclusions. In order to obtain similar results by irradiation through a coarse porous surface, it is necessary to bring into play a good quantity of fluids.
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with a hydrodynamically porous surface defined as above.
The absolute thickness of the boundary layer depends on a number of vuriables, as good as the scale shape of the surface, on factors, such as' the incidence in the case of a wing profile, which affect the distribution of velocities, the Reynolds number, the part of the surface considered and particularly its distance in the downstream direction from a point of immobility, a suction slit or any device that modifies the boundary layer or forms the starting point of a new layer, the uniformity of the
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surface and the effect of uspiration through the porous surface itself. The thickness of laminar boundary layers on surfaces
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of fUrli.e and given dimensions,
under given flow conditions, can Lra theoretically determined at least in an aprOXim1: i.Ve fashion, both with and without aspiration, but the thicknesses of the developed turbulent boundary layers cannot be
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60Ullii9d, it easily to calculation.
It will be recalled, however, that the application of distributed suction generally tends to prevent the development of a thick turbulent boundary layer and that, in order to be effective in em-
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; 4ehani woii detachment or to maintain laminar flow, the region of the surface to which the suction is applied re- duces to extend upstream to a point at which the
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layer limited epi still 1u1à = iràuire or if it is turbulent, where '= 11 does not have an important eph.ib.j3ur relative to the thickness, it sr3lt è..1; 1.o9lfJ1J <= J, ur a stable laminar boundary layer in c0nlitin nb1G6Ue $.
Ej, ....:. I.3: .- maximum absolute eur of the layer iiiriie L consider ei born: Pà ,, ary: uenc to some arbitrary extent, for example, on d,., U11 a '"d':.:. Vi0r.", with round dimensions and conace- 11. ::. LIe, re :: em;,; nt l-p, aerodynAJfi.iquem nt uniPN surfaces and function r; ani dr2 of condition-;
favorable, a laminar boundary layer alien to a shoulder pad of an inch or more may form L.ai, j, duno lu .l; 'rytiu' ?, it would be desirable, when applying 'a :: \. sj,; ir - .. ltiun porous on this wing, to prevent -lue the liu.iue layer ii'cting an el -, ", L" .3ur of this order, and to extend the porous region towards the water has ju.3, where at one point due to the boundary layer is considered "thin pluma, and this consideration applies to others appears fluid where it is. can develop a thin layer of the forest, comparable in appearance.
Consequently, we consider the value
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of one inch as appearing to be the maximum absolute thickness of the
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coated limit to be taken into consideration for applica- tions of the invention, and the number of one-fifth of the thickness
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of the limit cup for the upper limit of the dimensions and
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the interval of 3 j; goose: therefore determines a pre-porous surface, qnl.dn-ij u at least fifty orifices per linear inch, or 20,500 orifices per square inch.
However, a surface of this type would only be porous if the boundary layer reached the total surface area of one puuue over the entire porous region, even when it pi-. subject to aspiration, and would in practice be somewhat too coarse to allow ob- e: r: .l: .i011.-le. :: a-vaiiimdew complete porous hydDodynaliliqu614ent suction , #: 0Glld ':!, UenG9, a value of 100 orifices per linear pouue, Lu of 10,000 per square inch, is considered to be the lower limit of fineness for a hydrodynamically porous surface in most applications of the Invention In many cases the invention will provide purified surfaces having 40,000 u or a greater number of orifices per inch.
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square.
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He moved to a. the conooL:;: JUl1iJe of the applicant that, in the English patent n, 790598, it is described a i:; vl0r in which the limiting layer of the air can be removed by suction on one or more regions of the surface wall by the interniudiaire of 0lJ11i! l.uil..d connected to an air aspirator device, dan, s which one or 1> Ju "ieu.c .... ré.i.uJ1;:, de 0 '" surface present, cunforniéneni to its natu-: ce or u da, Hj: (1.J '"r'u0T.iún, a large number of orifices or interstices of f, ibl.eb .1il.i.' 1 n,: 1ÍcL ': J -: aré;.; And distributed in an appreciably unliuru: e way in this region, in order to make this region porous b. The air of a f ",' s Yl virtualhient uiliforiie, it has furthermore been established that the orifices or intl3r - :. ic9s to the order of 420 per square inch cunVn'9nt obtaining the desired virtu911e porosity.
There Tl '': 1 ,,, t makes no allusion in the above-mentioned patent to oebbe except that the size and interval of the orifices or 1: ¯t '.' Rui.7.U9d must depend on the thickness , sor of the boundary layer 'developed on the perforated rebion. This design is fundamental in the context of the present invention, which is based on this finding ¯lue the application of suction to a hydrous surface.
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dynamically porous as defined above generates con-
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sequences which comes out hydrodynan: hereuement or aerodynaruicuare distinct from this. They are finished by applying a suction to a more porous surface type, and is much more efficient than the suction. Gruveriz coarser porous surfaces of this type on the core of the boundary layer.
We will indicate here that the suction distributed through a hydrodynamically porous surface ue, ready for two modes of use:
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A moderate degree of suction can be used to subtract enough
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fluid - the boundary layer to allow it to pass without taking off -
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also a region of decreasing velocity gradient, and even a
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acroibbania discontinuity of velocity, n modifying the distribution of viGG ,,:>. ;; ea through the boundary layer by "porous suction", we can maintain the laminar character of the boundary layer which requires a distribution of viteucie through the boundary layer is "convex", i.e. eNb-u, i.e. the transverse velocity gradient of the
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boundary layer continuously decreases from the solid surface
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ju,: ;; ';
1.U '- .. 1'e, .ërieur of the layer ll4ti, e.
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The. hydrolynamically porous surface can be re stre i nte de3 rúc:; iuy;, 3 in the ".. J.wÜ1CJ; J the theoretical velocity distribution le (i the outside of the boundary layer be as it leads, the detachment, of 1 boundary layer or the transition of the flow L.miil1 ... Iire 1 .... the turbulent flow, or in the vicinity of such re- SlUll. "J! -, lLl.:> particularly, just in upstream of these regions.
Or economj-sâra has il .;). run away from the porous material and the energy used to create the aapiraiun eix drawing the shape of the whole wall in such a way:!, ue the gér8.1irices conditions of detachment or turbulence of 1; boundary layer, so that the negative velocity gradient (when the speed3;:; e decreases in the direction of the current) and the forms of purois concave towards the fluid are limited to prescribed regions such as these regions are kept to a minimum, 0Ulit3 given :; other requirements. One can therefore advantageously carry out the determination of the shapes of the walls for given distributions of vi1JA6..Jeci Ir de. :) known mathematical methods, but this does not e, 5, enLiel, eL the invention is not limited to walls to form so determined.
It may also be advantageous in certain cases, especially when it is necessary to maintain a laminar boundary layer to have a porous surface ... upstream of the point where unfavorable conditions arise, such as a gradient of speed ... ,,,, , er¯a;, cif or a concave forLie of the wall, in order to significantly thin the boundary layer before it meets the unfavorable aircon- cil.anU'9d. This reduces to a minimum the degree of aspiration required in the region where these oondi- 1..1UiJ df; .vuruleue actually prevail. The amount of aspiration to be applied will depend on various factors QOuo.! .-, r <1nè ; nl. The Reynolds indicator, the speed gradient, the thickness of 1; boundary layer, the need to maintain flow
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introductory, etc ...
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Or can. fzairg vary the amount of suction applied, along the fluid stream or through the fluid stream, by
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partitioning the space below the porous part of the surface
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had in; r, li.uart various values of suction to the COmp6l! timents .... J 1: "" i formed.
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If necessary, the "porosity index" of the surface, ie the r4 .L ¯uru of the total section of the pores of a surface clement t. the ivial area of this element may vary from point to point.
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point of the porous surface by proper construction of the material
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1111-ll L'ua, uu by constructing the porous surface t- using panels, ÀY, 2n-t, indices of different porosity. Again, we can vary i't., Lu9ur dm.:r'térivu porous in a similar fashion.
It is desirable, however, to avoid or, at least, to reduce ,, U minium .: the use of such expedients for the sake of simplicity and ï fu: llicé: lA construction and create a sufficient suction for 'r9 H9H e' iG "1> -e & niariuia of any element of the surface pùrpu, the 1" '"there; U at the surface being uniform over the whole, the region in it concerns the thickness, the poroidity index, the diruensions and, the inbubble Jg pores, the latter being quite small relative to ilejal9lîr ll: lil1; .111L of the boundary layer encountered at a point, ueluuniue Ci? the region and dF:
The invention does not relate to the details of the mechanism, that is to say the sinks, pumps, tubes, and other devices, used to create the suction. and to apply it to the porous surface, the ue such known utants, and their adaptation to the yarns of this invention lie within the field of specialists.
We conrjctit had an industrially available porous materials. Adequate rigidity rei * 4zanug e, when suitable.! LGnù supported, and of which the porosity is fine enough for the purposes of this inverlLlUIlo Such a material may be an "agglomerated" or plate sintered bronze, or panels for which the use has been proposed or
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use for parts of aircraft wing skins as a means of distributing a de-icing liquid over the outer surface, the liquid
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case, forced back through the pores of the plate by pressure
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internal. This material can be made in thick sheets
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down to about 1.6 µm, and the sheets can be bent to shape by conventional methods.
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Aluminum can also be "sintered" or sintered and fabricated from. porous material by methods similar to those used for bronze; this kind of "sintered" aluminum foil can also be bent to shape. Where lightness is an important consideration, preference will be given to such "sintered" aluminum sheets for the applications of the invention.
For applications in which the boundary layer can safely reach a thickness such that porous surfaces approaching the lower limit of fineness stated above, namely 10,000 holes per square inch, are suitable, a fine metallic gauze may be used. not having less than one hundred meshes per linear inch.
Such a material will require a suitable backing, and adequate strength and rigidity can be obtained by a laminated material formed from a number of metallic fabrics, having a
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progressively increasing fineness, the thinnest layer constituting the effective surface along which the fluid flows
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resenan1. 100 meshes or more per linear inch. A plate of suitable porous material can also be prepared by known methods of mechanization.
By projecting metal: .1.1 :: 1111:> a mold does not have 1 <: 1 shape required, forming can be dispensed with; the excavation of material after fabrication and obtaining superior surface precision,
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DQ ": l;: f7d applications to wing profiles, the invention makes it possible to maintain laminar flow over all or part of an airplane wing, for a Reynolds index of flight, much more
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.: JÙ.9l.L. ';! nï., Jue ju., U'ù lLln ,, "! Jl0.nto In this case, one will advise to use a profile lui> vii everywhere convex in order to avoid instability at3ri.;, aù, i, ue ae.jojic'3 a ;; urface cuncave, 8 "(;
to reduce thus to 14.uliLcUlJ..l 1 ',; l, irmun n ::: 09 ,, - =;). ire to the maintenance of the laminar flow in QU'ure, i. ':': .. oJ: -. iru, iu! l must be such that the distributions of Vl ,, 8cid8d L. vr; aYe2'o the boundary layer are everywhere "convex".
De pluh, d.3: per1iurbt: t '.: L.ùn; s resulting from roughness or ripples in the surface may be absorbed into the surface. The indication 1 precedes. I apply L. any distribution of speeds of the e-
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potential bearing and you any form of profile.
Therefore, a wide latitude is. left for des.Biner the shape in accordance with other requirements. In an "all laminar" wing, the porous region where suction is applied will start near the increased leading edge to provide stability (partially achieved by maintaining a thin boundary layer) and it may be necessary
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- u1.ili.:.sr a uniformly fine porous surface to which the dimensions and pore gaps are very small and the porosity index very high.
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Um another airlic3civil of the invention to the profiles relates to, iile i: atl.ia8. a feibl trail, n drawing the profile of such #orie Yüe the. speed dldGrlbu1i0n y .U11: of a type for which 1.-. V1U19riüo gradients ll; ç1.if ,; are limited to a relatively weak region at the rear part of the profile, where the suction is applied to, ruVE1l'd the ores, one can completely remove% .3nt the ù.é0úlle- L- ru : .the boundary layer, thus saving the porous material and energy 11c "e., suction area. The rear part can offer an!: ill,; l") open urea, which .avoid the present of a ling "dard" lu fir19> aui É! 1.re cnivexe all du lúll5'o An example of a profile of 39; 1'Jr..r, e CJ ..:> 1. deoriu: "read far by referring to the figures of the amexed designs.
Yet another field in which the invention can be applied to profila for wing,:, airplanes or other aeronautical uses such as:
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te a re bard the IIdcrucl1elhentll and increase the maximum porttllc8, 1; = rli # ulière; # = en'u its low-drag wings, rel1:!. tiven.911t niinoes.
In this ar.'ll iu: ... (t 1011, the shape is such that it produces a gradient ic vtpe raiàe antagonistic to the potential flow on the upper surface, downstream from a peak of depression Qc Test i.e. from a point of v: n, esse waxili; U1 = 1) at the leading edge or. In its vicinity, with high lift coefficients, and a uniform or graduated suction is applied the boundary layer through a finely porous surface over at least part of this gradient region
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of speed i; llGagOr1iBte In this way, the premature detachment, characteristic of thin profiles with low drag, can be re
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. "delayed and vn can obtain a high maximum coefficient of lift.
We will describe more. far an example of the profile of this kind with reference to the appended diviners figurades.
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In the invention to other types of fluid flow walls cu-a1i1; from aircraft fuselages to engine spindles, ducts, channels, etc., the location of the porous suction regions will depend on the velocity distribution on the wall and must be chosen in each particular case in accordance with ment to the conditions to be fulfilled.
In most of these applications, the movement of the fluid stream will be three-dimensional, making the
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calculation of velocity distributions and more complex body shapes in ... cases a. two dimensions of which the profiles are typical examples, and the .; experimental methods will be suitable
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better generate u the determination of velocity distributions, locations, porous suction surfaces, and values 1. 'a ::> l - ir ",' Gi0n: # ':!, ui ::> e; :>.
South this report, the application of the suction through purpa cuni'ormémenb ti Oe & t9 invention can be particularly .t: 'r' (: eu "" e to avoid the delamination of the boundary layer at the connections. .u91, '; 1 -:,. 3',: 11.LF. '::, tail units and fin planes of airplanes with fu3ela U1i le.3 i: ujeaux-moTeur.3.
The lYIV. Y1WC, 119L; .3 '2.l - l - Li-Iuer also usefully to the hulls of sub- ù,:. Jr'lÚc., À.l nt .. the tiaiLnea in immersion can be considerably reduced by application of' suction through pores in the wall on a 1 ': "r'ir, J at the l!:. ulTl;.; of the" tail "to the shell.
It ':.: Well er.ï, er.lu that at least part of the parts by pumping vub.le in pr "imi;: n the aspiration, in any application of the invention L- un. .; url -.;, J Jp moving within a fluid, can be r '; ur'; "! .;:> UUO.:> The orms of} uu.:. Idea of an escape jet. Similarly, 5:.: 1 b..t: 'l: lī). {ions "statiúnl1Glire s", 0'e.jt that is to say for 1 <= 'diffujeurj and the flows in channels in general, 1 9- chai, can be carried out in the system in dRs points appropriate by the ejection nozzle, partially retaining the
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pressure the vllurge.
However, in all applications pump bolts should be discounted, with careful piping.
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conch, are of a neutral order lower than the benefit due to the decrease in energy dissipated in the fluid flow itself achieved by removing the separation of the boundary layer and in some cases, maintaining the laminar flow) .,
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Typical examples of the application of the invention to wing profiles and an ananal of section increasing in the direction of the current, which may for example constitute an air compressor diffuser, are illustrated. :
by the accompanying drawings: FIG. 1 shows in heavy lines the section of a thick, low-drag wing with suction through a porous wall in the rear region, the suction device being shown in a conventional manner;
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read gig. 2 nd, 3 '[; a graphical representation of the approximate velocity distribution of the potential flow along the profile
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street shows fido 1; fiédo 3 and 4 are respectively a diagram and a graphic representation of the same type as figso 1 and 2, but relative -Li n profile liarde L low drag with porous suction in the region of the edge of cs , .xue;
e fàe 5 and 6 are views respectively analogous to si; ss 1 and 2, uu 3 and 4, and relate to a section channel - .; X'vi.:>. ", 311l: .e Profile d 'symmetrical wing whose contour is represented in A on fig. 1 has a thickness relative to the chord of 30% and;., AI:;,', '¯, Da (: 1.W F'.
X (l1E!,;: 3lU '';?: ;; j L from leading edge) and its urdonn6, i Y (given as functions of the length of the chord). Of which given in the table 1.
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'IABL7AU 1.
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X Y (9xrdos ez intrados)
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<tb> 0 <SEP> 0
<tb>, 025 <SEP>, 0415
<tb>, 05 <SEP>, 0574
<tb>, 075 <SEP>, 0692
<tb>, 1 <SEP>, 0805
<tb>, 15 <SEP>, 0981
<tb>, 2 <SEP>, 1142
<tb>, 3 <SEP>, 1375
<tb>, <SEP> 4 <SEP>, 1554
<tb>, 5 <SEP>, 1662
<tb>, 6 <SEP>, 1664
<tb>, 7 <SEP>, 1562
<tb>
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X Y (ex8? Oet lower surface), 8, 1261, 9, 0712, 95, 0309 1.0 0,
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Z4 distribution of the speed q outside the layer 1.mi '& e, by rar.ur, the speed at infinity U, on both sides for zero lift, is represented as a function of X on the freeze 2.
The gradient is positive from the leading edge up to 0.75 of 1 chord. Upon separation the boundary layer will not occur in this region. From 0.75 of the chord to the trailing edge, the gradient of Vit. "1 ::> be e.:'j negative, and from points oorpespondanta2 and 3 of the profile to the trailing edge 4 (see fig. 1) the surface of
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the wing '3 ", G made up 1-, r a plate of finely porous material, indicated on figure 1 by a dotted line 5.
From the edge: 1'aa.iue 1 ut rUlra 2 e 3, the two faces of the profile are smooth e nin}! U'9U, j9 ",. 1'9",} &(; 9 6 siGué au-de. ..;. "ou du lu3.t.ér.lau porous deJ: .ul.5 2 e1 3 jUd: U 't. 4 eùù enclosed in an internal partitioning' (e cn 8.l -.!: - 1Ld .U9 l ';, Spi.c' .. 1tiGn b. E, chip 6 by any means oonve- Bind bl 'o' .. l 1; P. Nt the pipe D, and a suction pump P pushing back at a point far from the wing by
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ur. % .- iôrau E (shown broken). A suction value is applied.:; Uffl. "T3.i1" 1 al 'e.:; 1J6ve 6 to suck enough air above rbiúnë 2- and 3-4 e1 avoid 1 = separation of the boundary layer.
It may be economical to extend the porous region somewhat upstream of points 2 and 3 to thin the boundary layer -% vEiit l '' = 1 c: tAim l. "Region of negative velocity gradient and dA thus reduce the suction required to avoid the detachment in the vicinity of the leakage burd or the speed gradient is very steep.
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The wing profile of the son. 3 (contour A ') is symmetrical and has an éi,:, i., Eur reltiv of 10.
Its abs # isseu and ordinates are provided by Table II.
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'1 .Y BLFAU 11 -----------
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<tb> X <SEP> Y <SEP> (upper surface <SEP> and <SEP> lower surface)
<tb>
<tb> 0 <SEP> 0
<tb>, 025 <SEP>, 0150
<tb>, 05 <SEP>, 0216
<tb>, 075 <SEP>, 0277
<tb>, 1 <SEP>, 0315 <SEP> #
<tb>
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<tb> X <SEP> Y <SEP> (upper surface <SEP> and <SEP> lower surface
<tb>
<tb>, 15 <SEP>, 0383
<tb>, 2 <SEP>, 0435
<tb>, 3 <SEP>, 0480
<tb>, 4 <SEP>, 0500
<tb>, 5 <SEP>, 0490
<tb>, 6 <SEP>, 0435
<tb>, 7 <SEP>, 0347
<tb>, 8 <SEP>, 0268
<tb>, 9 <SEP>, 0160
<tb>, 95 <SEP>, 0090
<tb> 1.0 <SEP>, 0
<tb>
The speed distribution of the potential flow on the upper surface has Cz = 1.5, shown in fig.
4, has a marked depression point at the leading edge 9 (see figure 3) with a violent, negative gradient on its downstream slope. The surface 12 in the region of the leading edge of the profile from 10 on the intrados to 11 on the extrados is made of a sheet of finely porous material and the vacuum is applied to the space. 13 located above, enclosed in partition 14.
From points 10 and 11 to trailing edge 8, the surface is smooth and made of a non-porous material. As before, the suction generating devices are conventionally represented by the piping D, the pump P and the discharge pipe E. By applying suitable suction to the porous region 12, one can avoid the separation of the couhhe. limit in the region of the steep negative gradients of FIG. 4.
Fig. 5 shows in a strong line in W the walls of a symmetrical channel of rectangular section, with two-dimensional flow, the arrow indicating read. direction of the current.
In fig. 6, the associated velocity distribution along the walls is plotted as a function of the distance counted on the axis of the channel. The regions S of the channel walls, extending on the axis of S1 and S2 and shown in dotted lines on fig 5 coincide with regions of strong negative velocity gradients on fig 6 and are made of a finely porous material. in plates, on the back of which one applies the suction as for the preceding examples thus preventing the boundary layer from taking off.
While the maintenance of laminar flow is of primary importance, the porous regions of the wing surfaces such that
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those shown in figs 1 and 3 can be more extensive and one can even entirely provide the profile with a porous surface,
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en, b; 1-li -; l.uallt the suction L. all the porous surface as illustrated hI: '..... 30r "principle by figao 1 and 3.
Also in a channel or pipe, such as that shown at E iga 5, the porous part of the walls, to which the suction is applied, may have the desired extent., It has not been specifically illustrated.
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these modifications since their previous rescription, with the one referring to the figures, will suffice to allow specialists to understand them and to implement them.
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RIF S U M E.
------------ 1 - La - ..: Cn.blll & .i3un of a solid surface to serve as a wall for a fluid flow and made of a porous material, in which dilute linear niions and pore interval are equal
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low relative to the thickness of the fluid boundary layer developed when this surface is used for the proposed purpose, and a device for applying suction to the fluid stream
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a Lr ,:
vnr, the pores of the material, 2 - Embodiment of the following combination 1, charac-
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terized by the following conjugable peculiarities: a) The porous solid surface forms part of a solid surface, more extended eiaoineiàe at the end:
..oÍl) S appcoxijuatively with a region of this surface or, because of the shape of the surface as a whole, the conditions of the flow of a fluid are there favorable to the separation of the boundary layer. b) The sizes and intervals of the pores of the porous material are not uniform throughout the region filled with such material, but are in all part of the region, both less than one fiftieth of the local thickness of the boundary layer at this location.
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The porous dolide surface forms all or part of the surface of a wing. , d) The porous solid surface is disposed in the region of the attack burd and extends from a line aligning with the span, near
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- "'- from the edge of uut -..- 1.U'3, on one side, jusyu'u a parallel line t. the wingspan farther from the leading edge, on the other side, = The last fdC9 normally acts as the extrados (or face
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depression read profile).
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e) 1 - .. \ porous fluid surface is arranged in the back half, the wing '1 (..;)' Yend. upstream of the trailing edge on both faces; of) L :,;: ur.fa-> e porous sclile form tcut QU ptirtip of the wall of a duct or a C, .r1 u1- a current flows of fluid. g) This conduit uu l:
<.. nol .iuns% 1% ue a ctnA diffuser. h) 1eI. (.: liérie.u porous 3t a metal or dlliuge "t.; g1.oIf.érj" or frit, en = 3uiîiRe i) LA 1..Jiériai: porous has a laminated structure and is formed of a number of metal coils gradually meshed. rui., a, nzp, arranged so that the web with # -1,: lî, es les, 1.as 1-8 (.i -t; / 3 "" which has 100 or more da lú. &. ilJe3 l, rj u1? ce lmna, ire, either in contact with the fluid current.