Aérodynamique et axe vertical

Bonjour a tous,

Je suis en BTS et j'ai comme projet une éolienne à axe vertical de petite taille.
[size=85:1o6rmiwq](ce projet est a rendre d'ici 2 mois, et c'est un gros coef 5 !)
Rapidement, le rotor fait 1m de haut sur 0.5m de diamètre.

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//www.
hiboox.
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jpg.
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Je sais (car j'ai lu et vu des tests) que ce type d'éolienne sont dépourvues de système de régulation de vitesse de rotation. En effet un phénomène de régulation aérodynamique et un decrochage mettent en sécuritée l'éolienne qui ne dépasse pas une certaine vitesse de rotation.

J'aimerais savoir si quelqu'un peut m'expliquer ce phénomèe, et s'il y a des formules mathématiques me permettant de le démontrer.

J'aimerais aussi savoir s'il existe des formules mermettant de calculer la vitesse de rotation des pales en fonction du vent (j'ai cherché partout et contacté des pros de l'aéro qui n'ont pas su me répondre)

Bienvenue sur le forum !

Merci a toi (j'ai pas vu d'onglet de présentation ou quoi que ce soit...)

Salut,

Je n'ai pas super bien compris ta question Est-ce que tu veux en savoir plus sur le décrochage aérodynamique des pales d'éoliennes à axe horizontal, ou est-ce que tu veux en savoir plus sur le controle en vitesse des éoliennes Savonius ?

Reza

Les deux si possible. Que ceux qui ont des infos me les donnent !!

Salut,

Bon, alors pour le "
décrochage"
: dans le cas d'éoliennes à axe horizontal, ainsi que pour les Darrieus, les pales ont un profil d'aile d'avion. Et comme pour un avion, la force de portée dépend de l'angle d'attaque du vent. Il se trouve qu'en étudiant la composition des vitesses sur une éolienne, on se rend compte que la vitesse du vent influence cet angle d'attaque (http://www.windpower.org/fr/tour/wtrb/rotor.htm).

Donc la puissance dépend de cet angle d'attaque. Si l'angle d'attaque dépasse un certaine valeur, le flux d'air ne va plus "
coller"
à la pale, mais il va y avoir un décollement de la couche d'air, et des turbulences sur la surface de la pale. Du coup, la force de portée va diminuer, et donc la puissance.

C'est le principe des turbines "
stall"
, ou l'angle des pales n'est pas réglable. Elle sont en quelque sorte "
autorégulées"
... Mais les turbines modèles ont des pales dont l'orientation est controlable. L'angle d'attaque est donc sous contrôle, et on n'atteint plus le décrochage. La turbine est dite "
pitch"
regulated.

Si le vent atteint une vitesse trop importante, dans les deux cas la turbine est arrêtée, mais pas grâce au "
décrochage"
, c'est un système de freinage qui est mis en oeuvre.

Je ne te cache pas que c'est hyper résumé... si tu veux plus d'infos je peux t'envoyer de la doc par mail.

Concernant la régulation des savonius, je dois dire que je n'ai rien à dire... il me semble que l'écart entre les pales joue sur la puissance, et que j'ai vu sur le web des système avec des régulateurs mécaniques à inertie, mais pas d'infos plus précises...

R

Bonjour Petitpoulet
Petite question: dans le cas de votre projet, l'éolienne est-elle à construire ? . Dans le cas présent d' une Savonius, le fait de vriller les pales n'a aucun intéret au niveau propulsif, au contraire.
Comportement aérodynamique : c'est une éolienne du type à traînée différentielle, le maximum de puissance est obtenu lorsque la vitesse périphérique atteint celle du vent entrant ( lambda=1 ). Au delà de cette vitesse, le couple moteur diminue rapidement pour deux raisons : d'une part, l'écoulement devient de plus en plus pertubé et la pale remontante chasse le vent entrant;
d'autre part, comme toute éolienne en survitesse l'effet de masque tourbillonnant constitué par la machine augmente et le vent passe latéralement par rapport à cet obstacle.
Petite remarque, en physique et surtout en aérodynamique du vent et des éoliennes, il n'y a pas de formules mathématiques véritablement exactes, on en est souvent bien loin.

Oui dans mon cas (projet de BTS CPI) nous allons réaliser l'éolienne, et finir les plans de manière a préparer sa production en "
série"
.

Merci beaucoup sa m'éclaire pas mal sur le phénomène de stabilisation de la vitesse de rotation.
Il me reste plus qu'a faire des jolis schémas explicatifs pour le jury et mes profs.

Il me reste le problème de la determination de la vitesse de rotation en fonctino de la vitesse du vent mais je pense qu'on va faire uen maquette echelle un pour mesurer sa directement.

Encore merci a ceux qui ce sont penchés sur mon problème.
Si vous avez encore d'autres infos n'hésitez pas !

Bonjour Petitpoulet
Suite des infos techniques :
- La plage des vitesses de rotation optimales ( lambda entre 0,8 et 1,1) se déduit de la courbe Cp fonction de lambda.
- Comme il n'y a pas de dispositif de régulation, la rotation n'est pas stabilisée si la vitesse vent varie.
- A consulter deux dossiers intéressants, l'un dans Wikipedia : "
Rotor Savonius "
, l'autre via Google : "
Etude paramétrique du comportement d'une éolienne lente à axe vertical de type Savonius "
par J.L.Menet et F. Cottier ;
voir la partie technique qui donne les courbes des coef. Cm et Cp en fonction de lambda.
- Les véritables Savonius n'ont que deux pales, les tripales et autres sont en fait des éoliennes à pales creuses ( ou écopes ) qui n'ont pas le même comportement aérodynamique.
Une remarque personnelle : je regrette que l'on étudie encore et encore l'éolienne Savonius qui est un type de machine dépassé. Il serait bien plus utile pour le présent et l'avenir de faire étudier l'hélice quadripale type moulin à vent, modernisée en y ajoutant le pas variable et la régulation, ou bien plus simplement l'effacement latéral.

Bonjour,

Je souhaiterais également avoir des informations sur les éoliennes pour mon projet de fin d'étude.

Pourquoi les éoliennes verticales (d'un point de vue aérodynamique) n'ont pas besoin de s'orienter face au vent contrairement aux éoliennes horizontales?

Merci bcp!

Bienvenue, Maxime.

Bonjour The wind power !

Bonjour Maxime
Je vais répartir les éoliennes à axe vertical en trois catégories, en résumant et simplifiant.
- girouettes à gouttières, panemones, Savonius : elles n'ont pas besoin d'être orientées, ce sont des machines à trainée différentielle, rendement médiocre, pas de régulation, elles représentent le "
moyen âge de l'éolien"
, à proscrire !!.
- Darrieus = machine à variation d'incidence à pales fixes ( pales verticales ou courbes ) , ces éoliennes aussi n'ont pas besoin d'être orientées vers le vent;
type d'éolienne dépassé, rendement moyen et surtout pas de régulaton de puissance au niveau du rotor. La pale en position arrière par rapport à l'axe de rotation n'apporte pas de travail positif dans le cycle d'un tour.
- Machines à variation cyclique à pales mobiles commandées en incidence ( tripale verticale ) type Cyclogiro ou Giromill. Les pales nécessitent des profils aéro. symétriques ou à caractéristiques particulières. Ces éoliennes doivent être orientées dans le vent. Les études théoriques et les essais en soufflerie ont montré qu'elles avaient le même niveau de rendement que les hélices, mais elles imposent l'asservissement de l'incidence de chaque pale dans le cycle d'un tour, et une régulation de puissance rotor. Pour le moment c'est surtout l'asservissement qui n'a pas été correctement réussi. A noter le fait que ces machines ne sont pas adaptées aux petits diamètres, par exemple inférieurs à 10m.

Bonjour Mike,

Merci de m'avoir répondu si rapidement mais mes connaisances en aérodynamiques ne sont pas très développées. Pourrais-tu m'expliquer un peu plus le principe de trainée différentielle? Est-ce grâce à cela qu'elles n'ont pas besoin d'être orientées au vent.

Les éoliennes Darieus fonctionnent elles aussi sur ce même principe?

Merci beaucoup!

Bonjour Maxime
On parle de traînée différentielle pour ce type d'éolienne par opposition aux éoliennes hélices et Darrieus équipées de pales à profils aéro dérivés de ceux des ailes d'avions, dans ce cas c'est la composante de "
portance "
qui entraîne la rotation.
En fait au lieu de traînée différentielle, on pourrait parler de poussée différentielle puisque d'un côté le vent pousse la pale et de l'autre, au retour à contre-vent, la pale est freinée mais en raison de sa forme plus aérodynamique la composante de traînée est plus faible, il en résulte globalement un travail positif, mais avec un faible rendement. Je vais encore me répéter c'est le "
moyen âge éolien "
, à proscrire !.
Les éoliennes Darrieus fonctionnent un peu avec le même principe de retour à contre-vent, mais le rendement est supérieur, le rapport portance/traînée étant bien plus favorable.