Nombre de pales [Tsr, solidity et autres subtilités :-) ]

Salut,
comme je l'ai indiqué dans le forum "
logiciel"
je suis tombé sur cette page au cours de mes pérégrination googleuse:

http://www.fao.org/docrep/010/ah810e/AH810E10.htm

a la fig. 120 on peux voir que la fameuse suprématie des éoliennes 3 pales est vraie.. mais tout de même pas si grande que ca.
Dans le cadre de mon projet de petites éoliennes je me suis souvent buté au fait que d'après mes lectures une eolienne 3 pales doit être plus puissante qu'une 5, 6 ou 12 pales. Pourtant il était clair que dans mon cas un rotor 5 pales produit bien plus de puissance qu'un rotor 3 pales. Et ceci a TSR équivalent. J'en ai conclu que dans un rotor 3 pale trop d'air "
passait entre les pales"
est-ce possible??
Je suis a la recherche de rapport concernant cet aspet;
nombre de pales, largeur de la pale et tsr. Il doit bien trainer des abaques ou quelque chose comme ca non? :;
-):
Concernant mes modèles la configuration 5 pales est parfaite la puissance est bien là et ce jusque même relativement des vitesses de vent élevée (j'ai testé 60Km/h et je reste dans une courbe de puissance "
type"
)
Je suis donc très content d'avoir un rotor fonctionnel mais j'aimerai tout de même comprendre pourquoi :-)
si quelqu'un peu m'aider je trouverai cela vraiment urbain :-)
Salut,
Hadrien

Bonjour Dodjob
Quelques infos sur la détermination du nombre optimal des pales. Tout d'abord de quel type d'éolienne s'agit-il ? . Je vais prendre l'exemple d'une hélice pour une production électrique. Il faut tenir compte de quatre facteurs déterminants:
- Effet de masque provoqué par l'éolienne : conduit à la déviation du flux en dehors de l'éolienne. Pour chaque type d'éolienne, il y a une plage de pourcentage optimal entre la surface des pales plus moyeu et la surface balayée par l'éolienne ( autre expression en anglais "
solidity "
= n long. cordes du profil/circonférence )
- Equilibre du cycle moteur : la comparaison bipale-tripale montre que seul celui de la tripale est bien équilibré.
- Résistance des matériaux : pour une même valeur de coef. de masque, le fait de réduire le nombre de pales conduit à des structures plus importantes ( hauteur et largeur de pale ) et comme résultat : à la fois plus résistantes et au total plus légères.
- Coût et complexité : même constatation que précédemment, avec en plus une simplification importante au niveau du moyeu.

Salut Mike,
Tu es définitivement une référence ici :;
-):
Alors oui c'est bien une eolienne productrice d'électricité.
Il existe donc des docs qui traites de ce balayage optimal (solidity) rapporté au coef de puissance (cp) ainsi que le couple rapporté (ct)... je vais essayer de m'orienter la dessus enfin si tu en as une sous la main je suis preneur :;
-): . Je pense qu'en fonction de ce paramètre varie aussi la courbe de puissance. Plus la "
solidity"
est proche de 100% plus la puissance maxi est obtenue tot mais moins le CP est elevé... Me trompe-je?? :-) ))
En fait mon but est surtout d'optimiser la production pour des vitesses de vent "
faible"
(je sais c'est pas original :-P ) mais bon si elle tourne comme une patate au dessus de 50Km/h cela m'est "
saucisse"
comme diraient nos amis teutons :-)
Je commence a comprendre pourquoi toutes les petites éoliennes (moins de 1m de diam) sont multi-pales (ici plus que 3 :;
-): )
Pour êtres plus clair j'ai une génératrice 12v qui colle très bien a une courbe de puissance de vent (jusqu'à une certaine limite) avec un tsr de 3.8 et je cherche a savoir quelle sera la meilleure "
solidity"
et le nombre de pales le plus adapté :;
-): dans le cadre d'une eolienne type HAWT.
Tiens je viens de me poser une petite question:
on peux très bien avoir un rotor 5 pales et un rotor 3 pales ayant la même "
solidity"
(pales plus larges pour la version 3 pales par exemple). Mais a ce moment pour des raisons de structure (pales plus large= plus d'effort/pale) l'intérêt est p-e pas si interessant.. mmm J'ai compris?? :-)
Bon je retourne a mes recherches :-)
Merci encore c'est cool d'avoir du support :-) )
Hadrien.

Eh eh :-)
Juste un petit update...
Euh.. Tes indications etaient tres interessantes :-)
voici deja deux petit liens qui a mon gout penche en la faveur de mes idees

http://www.clarkson.edu/reu/archives/20 ... wanson.pdf

et

www.clarkson.edu/honors/research/papers ... Curtis.doc

cela ressemble vraiment a ce que je pensais :-)
ou bien ? :;
-):
Hadrien.

:-)
bon,oui cela ressemble de plus en plus a un long monologue!!! Mais j'espère que si quelqu'un cherche ce genre d'infos. il prendra ainsi moins de temps que moi :-)
Je crois que je viens de trouver un ouvrage très intéressant dans la bibliothèque Google :-)
voici le liens:

http://books.google.de/books?id=Mq8FPYp ... t#PPA74,M1

A la page 75 et 76 on peux trouver ce que j'appellerai une "
réponse concrète"
a ma question :-)
Dans cet ouvrage on peux lire que pour un TSR de 4 (environ 3.8 donc :;
-): ) on a le choix entre 3 et 5 pales et une solidity de 20 a 30%
Mon rotor a une solidity de 16% en config 3 pales et de 27% en 5 pales (à la louche).
J'en ai déduit (hum j'ai en fait "
tenté"
d'en déduire) qu'étant en dehors de cette marge en config 3 pales mon rotor n'est pas "
efficace"
.
Ah oui j'ai quand même une petite question.. Mes pales ne sont pas a section constante (Corde rapporté au plan normal au vent par rapport a la circonference a differentes diametres (en partant du centre du rotor vers l'extremité de la pale). Plus je m'eloigne du moyeux plus mes pales on une solidity faible. Cela est il aerodinamiquement viable? ou dois-je pour mes futures pales garder une solidity egale tous au long de la pale?
:-) je ne vais pas me passer d'une petite question :;
-):
Salutations,
Hadrien

Bonjour Hadrien
D'abord un avis personnel sur les rapports d'études et extrait de livre correspondant aux liens indiqués dans ton message : seul le premier rapport ( Swanson et Visser ) me paraît correct, le second ( Curtiss ) ne tient pas compte de la réalité de l'évasement du flux en avant de l'éolienne, en fait les résultats correspondent probablement à un flux forcé;
par ailleurs la figure 2 est incomplète et ne montre pas la courbe des tripales actuelles. A noter le fait que les éoliennes étudiées étaient à pales droites, ce qui est maintenant dépassé.
En ce qui concerne l'extrait du livre "
Solar and wind energy technologies "
, il me semble, pour l'éolien, une assez médiocre compilation comportant des approximations et quelques erreurs.
Solidity, je n'aime pas ce terme anglais qui se rapportait aux hélices d'avion. Plus le coefficient de masque est élévé, plus le vent passe à côté, la déviation de la veine de vent intervient en amont de l'éolienne et débute à une distance de l'ordre de 5 à 6D .
Pour votre éolienne rapide un coeff. de masque de 10 à 20% paraît correct.
Dans le cas d'une tripale par rapport à quadri ou hexa , chaque pale se comporte comme une poutre en console et donc l'épaisseur de la pale est plus favorable au niveau résistance aux efforts et vibrations.
Dans votre cas, pour le coeff. de masque, prendre la moyenne des largeurs de corde du profil.
Bon courage.

Bonsoir Mike,
merci beaucoup pour vos précision :mrgreen:
je vais donc m'emparer de votre expression "
coefficient de masque"
que je nommerai "
Cm"
pour me faciliter la vie :-)
Dans le cadre de mes tests il a été très mais alors très très clair que mon rotor en 3 pales et possédant un Cm de 16% ne suffisait pas la comparaison avec un rotor 5 pales (les mêmes). Et c'est de là que ma grande nouvelle question sourd :-)
Vous dites "
éolienne rapide"
mais euh.. hum.. mon éolienne a un TSR de 3,8... C'est quand même "
rapide"
?? Je pensais justement que c'était une éolienne "
pas tout a fait rapide "
mais "
un peu quand même"
Une sorte de compromis entre rapide et lent. :-)
Par contre vous serai-t-il possible de me tutoyer?? :mrgreen: aux vues de vos connaissances il serait sans doute plus opportun que vous me tutoyez et que moi.. petit Padawan de l'éolien je me borne au vouvoiement :-) )))
Donc merci encore du temps que vous passez à parfaire mon éducation venteuse et "
Frohes neues Jahr"
:-)
Hadrien

Je n'ai jamais vu ça ailleurs, en effet.

Bonjour.

Je ne me lance pas dans de grandes théories trop compliquées pour moi, où il est oubliés beaucoup d'autres facteurs que la pratique et le bon sens dictent.
Le nombre de pales, la solidité de l'hélice puisque ce terne est utilisé ?
Trois pales est une exigence mécanique.
Le nombre de pales doit toujours être impair pour des raisons de constance gyroscopique.
Cinq ou trois pales?
J'ai opté pour trois pales pour des raisons de simplicité et de coût.
La solidity est une autre question.
L'utilisation du vent exige de recevoir une pression en réservant un écoulement.
La puissance potentielle en sera le produit.
Une forte largeur de pale (solidity) est indispensable à une bonne conversion de ce produit en puissance utilisable.
L'on doit énoncer que cette conversion sera inverse à la grandeur de l'angle d'incidence par rapport à l'angle d'hélice tracé dans le vent.
Ceci quelque soit la vitesse.
Les pales étroites en leurs extrémités qui actuellement équipent les grandes machines sont des absurdités.
Et les petites machines copient.
Si les ailes des plans des avions ont des largeurs moindres en leurs extrémités, c'est pour réduire les pertes marginales.
A cette fin elles devraient être infinies.
Elles évoluent, base ou extrémité en surface balayée constante.
Il n'en est pas de même en hélice éolienne.
Même en aviations, les Hiliouchines présentaient des pales larges en leurs extrémités.
Oui, beaucoup de questions sont mal abordées! La peur de l'échec peut être ?

Bonjour Petitjean
Ne soyez pas négatif !, ce que j'ai expliqué ici, il y a déja longtemps est à la fois simple et important.
- L'aérodynamique d'une aile d'avion et celle d'une pale d'éolienne sont bien différentes en raison de la rotation ;
en effet le vent relatif varie tout le long de la pale, par exemple entre le pied de pale et l'extrémité d'un facteur 7.
-Le coefficient de masque ou "
solidty "
est important pour le rendement d'une éolienne, il peut s'exprimer de deux manière, mais la plus simple pour une éolienne à axe horizontal c'est : le rapport de la surface des pales à la surface balayée par les pales de l'éolienne.
- Critiquer l'aérodynamique des grandes pales de dernière génération, c'est un peu comme si vous critiquiez l'aérodynamique des ailes de l'Airbus 350 ou du Boeing 787 ! ;
les pales des grandes éoliennes sont de plus en plus performantes et optimisées en fonction des sites d'installation , on le voit bien en regardant les courbes de puissance.

Bonjour Mike B.

Je ne critique pas les plans porteurs des Airbus ou des Boeing, j'ai souligné la différence dans l'utilisation de ces surfaces.
En aviation, la surface balayé est la même en base qu'en extrémité de plan, il n'en est pas de même sur une pale d'éolienne.

L'"
effet de masque"
est un terne mal défini, ambigu.

La "
solidity' ne doit pas être prétexte à bloquer le passage du vent, il y a une pression et ralentissement souhaitable a réaliser, si l'un ou l'autre disparait il n'y a plus puissance.
Ce que j'exprime ici est simple et important.
Et n'oublions pas que la conversion de cette puissance potentielle sera toujours inverse à la grandeur de l'angle d'incidence par rapport à l'angle d'hélice.
Oui, la vitesse d'une pale d'éolienne varie à chaque point de son rayon.
Cela exige des pales gauchies, mais l'utilisation en tout points d'un faible rapport de l'angle d'incidence/l'angle d'hélice demeure.
Non, je ne suis pas négatif mais réaliste !
Savoir que l'on peut et doit faire mieux, n'est pas du pessimiste mais de l'espérance !