Nous avons ensuite décidé de nous intéresser aux principes de la mécanique des fluides afin d'expliquer pourquoi le foil permet au support de quitter la surface de l'eau.
Suite à quelques recherches nous avons vu que les gaz et les fluides répondent aux mêmes lois physiques, cependant ils diffèrent par la pression (les gaz étant plus facile à compresser contrairement aux liquides qui gardent leurs volumes). Comme il était compliqué de réaliser cette expérimentation dans l'eau, nous avons décidé de réaliser cette dernière hors de l'eau. Nous avons donc réalisé un fumigène (car c'est un gaz que l'ont peut voir), apporté un foil et un ventilateur pour permettre de mettre en évidence la mécanique des fluides. Nous avons donc envoyé de la fumée en direction du foil pour voir comment le gaz allait se comporter. Nous avons pu observer que le gaz accélère sur l’extrados du foil .
-> https://www.youtube.com/watch?v=oEQTZNwq9BQ
En effet, l'extrados et l'intrados de l'aile présentent des propriétés aérodynamiques. Le fluide passant sur l'extrados produit une accélération de ce fluide ce qui provoque une diminution de la pression. Cette accélération est due à la forme convexe de l'extrados. Contrairement à l'intrados du foil qui, lui, n’accélère pas le fluide, et donc ne diminue pas la pression. La pression au niveau de l'intrados est donc plus importante que sur l'extrados : ceci est due, (dans notre étude de cas) à la forme plane de l'intrados de notre foil. Cette différence de pression permet au foil d'acquérir de la portance et donc de permettre support de s'élever au dessus de l'eau.
Nous avons ensuite cherché des explications plus théoriques. La portance s'explique par le théorème de Bernoulli : d'après ce théorème, à altitude égale, la pression d'un fluide diminue quand sa vitesse augmente, et augmente quand sa vitesse diminue. Sur l'intrados la vitesse du fluide est moins élevée que sur l'extrados, on a alors : la surpression située sur l'intrados générera une force de poussée sur le foil et la dépression située sur l'extrados générera une force d'aspiration. Nous retrouvons la relations de Chasles entre les vecteurs AB et BC où A se situe en dessous de l'intrados, B au centre du foil et C au dessus de l'extrados.
Pour terminer, nous avons remarqué que la dépression formée au niveau de l'extrados provoquait des bulles de gaz. Ces bulles de gaz sont à l'origine de nombreux dégâts pour les foils, ce qui provoque la dégradation du matériel et une baisse des performances. Ces bulles présentent un réel danger quand le foil atteint une vitesse très élevée (environs 50 nœuds). Ce phénomène est appelé la cavitation.
La cavitation correspond à la formation de bulles de vapeur, sans élévation de température dans l'eau mais par une action mécanique.
Dans les liquides, sous l'action d'une certaine agitation, comme le mouvement d'un foil, il se produit localement une baisse de pression suffisante pour provoquer leur vaporisation, même en dessous de leur température d'ébullition. En implosant, les bulles formées créent des ondes de choc, ce qui est néfaste pour un foil et l'use rapidement. Les ingénieurs essayent donc systématiquement de supprimer ce phénomène.
La mécanique des fluides
Schémas des changements d'états
