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Eoliennes et aérodynamisme

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Eoliennes et aérodynamisme Empty Eoliennes et aérodynamisme

Message par Un_visiteur le Lun 5 Fév - 19:39

Un visiteur du site demande :

Dans le cadre de mon bac, je prépare un TPE (une étude structurée et détaillée ) relatif aux énergies renouvelables.
Ma problématique étant :"
Quelles sont les meilleurs profils et
dimensionnement de pâles d'hydroliennes pour une production optimale
d'électricité?"
. J'ai découvert dans votre site Internet une étude
générale sur les éoliennes, leurs caractéristiques étant proches de celles des hydroliennes , et je souhaiterai avoir d'avantage d'informations sur les pâles et les études les concernant, en considérant le flux de l'air et l'aérodynamisme s'éxerçant sur ces pales.
Ce thème regroupe les mathématiques , les sciences physiques ainsi que
les sciences de l'ingénieur (électronique et mécanique).
Je me tiens à votre disposition pour tout autre renseignement.
Vous remerciant par avance de l'aide que vous pourrez m'apporter.
Dans l'attente de votre réponse.

Un_visiteur
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Eoliennes et aérodynamisme Empty Re: Eoliennes et aérodynamisme

Message par Admin le Lun 5 Fév - 19:42

Bonjour,

Je n'ai malheureusement pas plus d'infos que ce qui est déjà sur le site.

Ce site là pourra peut-être vous aider : [url:31ws5i0r]http:
//www.
windpower.
org[/url:31ws5i0r].

Ou bien un membre du forum...

Bonne chance,

Michaël
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Eoliennes et aérodynamisme Empty Eoliennes et aérodynamique

Message par Mike B le Dim 11 Fév - 17:07

Bonjour
Pour une hydrolienne installée en flux libre, vous pouvez choisir parmi les profils aérodynamiques utilisés pour les éoliennes, par exemple:
Naca 23016, 23015...23012 ;
Naca 44015... 44012 ( deux séries de grands classiques ) et aussi les Gottingen 797, 290...Eppler E1212...
Deux remarques importantes:
- la gamme des vitesses du courant d'eau est très réduite par rapport à celle des vents.
- la masse volumique de l'eau est beaucoup plus importante, d'où des pales plus courtes et plus larges.
Le long d'une pale le profil évolue en épaisseur, par exemple 16% près du moyeu et 12% à l'extrémité, avec également la possibilité de vrillage de la pale pour optimiser le rendement, mais ceci complique sa réalisation.

Mike B
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Eoliennes et aérodynamisme Empty Re: Eoliennes et aérodynamisme

Message par Admin le Lun 12 Fév - 12:54

Est-ce que tu as des liens qui pointent vers des sites qui donnent les modélisations de ces profils ?

Il s'agit de profils uniquement à usage éolien ou ils sont aussi utilisés dans d'autres contextes ?

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Eoliennes et aérodynamisme Empty Profils aérodynamiques

Message par Mike B le Mar 13 Fév - 21:17

Les profils NACA de la famille 23012..23015... ont été largement utilisés pour les avions à hélices du type tourisme et aussi pour les éoliennes dans les années 1950 à 1990, exemple Best-Romani 1958, et Tvind en 1975. Les profils de la famille 4412...4415...4418...4435 on été plus souvent utilisés pour les éoliennes de première génération, en particulier au Danemark, par exemple Nibe et Volund avec de très bons résultats.
Pour trouver les tables de ces profils et d'autres, la plus grande base de données "
nasg aifoils data "
ne répond plus, mais il reste pour les NACA la base "
tables of NACA airfoils profiles "
;
par ailleurs il est possible de trouver la majorité de ces données dans certaines bibliothèques techniques.

Mike B
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Eoliennes et aérodynamisme Empty Re: Eoliennes et aérodynamisme

Message par Admin le Mar 13 Fév - 21:32

Ok, merci.

Comment se traduit l'évolution dans le temps des profils ? Plus soignés ? Adaptés à des vitesses supérieures ? Adaptés à des pales de longueurs différentes ? Compatibles de régulation de pitch ?

(Si je te saoûle de questions, dis le moi !)

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Eoliennes et aérodynamisme Empty Re: Eoliennes et aérodynamisme

Message par Wind-free le Mer 14 Fév - 15:53

Les profils utilisés pour les éoliennes sous-marines et ceux utilisés pour les aérogénérateurs sont-ils les mêmes? Dans ce cas, je serais beaucoup intéressé, menant également un TPE sur les éoliennes. Pour ce qui est du système de pitch, comment celà fonctionne-t-il?

Merci de vos réponses

Wind-free
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Eoliennes et aérodynamisme Empty Evolution des profils aérodynamiques des pales

Message par Mike B le Mer 14 Fév - 21:59

Avec l'expérience des grandes éoliennes de première génération et une forte utilisation des profils Naca des séries 230xx et surtout 44xx, à partir des années 1980 les constructeurs ont constaté trois inconvénients:
- dégradation des performances avec des bords d'attaques sales ( cas de salissures, insectes collés.. )
- mauvais rendements des profils épais en pied de pale
- en cas de vents forts avec contrôle stall, trop de puissance et trop de contraintes sur les pales.
A partir de1984 des recherches sont effectueés au NREL auparavant SERI, au Colorado qui aboutissent à la réalisation de 9 familles de profils ( S801 à S828 ) optimisés en fonction des longueurs de pales, de la distance au moyeu et du type de contrôle pitch ou stall. Certains profils ont été testés en soufflerie à Delft.
D'une façon générale ils améliorent les rendements, la stabilité des contrôles, et permettent des épaisseurs importantes au niveau du moyeu.
D'autres profils existent aussi en Europe et chaque constructeur effectue son propre choix.

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Eoliennes et aérodynamisme Empty Profils pour hydrolienne

Message par Mike B le Mer 14 Fév - 22:39

Pour résumer, deux cas possibles:
- l'hydrolienne ne marche que dans un sens de courant et l'on peut utiliser les profils des pales d'éoliennes,
- l'hydrolienne doit marcher dans deux sens inverses de courant (marée)
et il faut alors utiliser des profils symétriques, avec un système de pas variable. Ou bien tourner la machine ce qui peut compliquer l'installation! Pour les éoliennes, le contrôle "
pitch "
correspond au pas variable, l'incidence du profil de la pale par rapport au vent relatif est commandé par la régulation;
lorsque le vent devient trop fort, l'incidence de la pale est réduite et la puissance n'augmente pas au dessus de la valeur de consigne.

Mike B
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Eoliennes et aérodynamisme Empty Re: Eoliennes et aérodynamisme

Message par Admin le Jeu 15 Fév - 14:44

Merci pour ces informations précises !

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Eoliennes et aérodynamisme Empty Re: Eoliennes et aérodynamisme

Message par Wind-free le Mer 21 Mar - 21:37

Bonsoir,

J'aurais encore une petite question à vous poser, elle m'empêche de dormir Smile : Dans le cas d'une éolienne, sachant qu'une pale est soumise à une portance et à une trainée, je voulais savoir si la trainée joue également un rôle moteur dans la rotation du rotor...

De même que la résultante se compose de la portance et de la trainée, quel serait le meilleur compromis en terme de profil de pale afin d'avoir une résultante maximale?

En vous remerciant,

Wind-free

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Eoliennes et aérodynamisme Empty Re: Eoliennes et aérodynamisme

Message par Admin le Jeu 22 Mar - 19:57

J'espère que Mike B pourra venir te répondre, parce que moi...

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Eoliennes et aérodynamisme Empty Re: Eoliennes et aérodynamisme

Message par remi55 le Jeu 22 Mar - 20:01

la c'est vraiment technique tu n'aurai pas plutot des questions sur les fondations pour qu'on puisse reponde :mrgreen:

remi55
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http://parc-eolienne-de-la-voie-sacree.oldiblog.com/

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Eoliennes et aérodynamisme Empty Re: Eoliennes et aérodynamisme

Message par Admin le Jeu 22 Mar - 20:05

remi55 a écrit:la c'est vraiment technique tu n'aurai pas plutot des questions sur les fondations pour qu'on puisse reponde :mrgreen:

Ou sur les carbus de mob...

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Eoliennes et aérodynamisme Empty Re: Eoliennes et aérodynamisme

Message par remi55 le Jeu 22 Mar - 20:05

ca me va :mrgreen:

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Eoliennes et aérodynamisme Empty Re: Eoliennes et aérodynamisme

Message par Wind-free le Jeu 22 Mar - 20:57

Méeuhhh pourquoi ça n'arrive qu'à moi Sad

Nan mais y a pas de problème j'attendrai patiemment. C'est qu'en fait je bosse sur mon TPE, et je m'occupe personnellement de tout ce qui est phénomènes aérodynamiques avec les profils et les pales.

Ah et si quelqu'un pouvait m'expliquer un peu le nombre de Reynolds...ça m'aiderait, parce que je ne comprends pas grand chose, je ne suis qu'en 1ere et j'ai pas encore gouté à la mécanique des fluides Sad

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Eoliennes et aérodynamisme Empty Portance et trainée

Message par Mike B le Jeu 22 Mar - 22:17

La trainée est toujours négative pour la rotation d'une pale ( comme dans le cas d'une aile d'avion )
Dans le cas d'une pale d'éolienne, il faut trouver un bon compromis entre les meilleures caractéristiques aérodynamiques et la résistance de la pale aux efforts et vibrations;
donc l'épaisseur relative du profil est variable entre le pied et l'extrémité de la pale ainsi que celle du ou des longerons internes.
Dans le cas de profils classiques: Naca des familles 23... 24... 44...les meilleurs rapports portance/trainée se situent pour des valeurs d'angles d'incidence voisins de 9 à 10°.
Epaisseur relative des profils: pour les familles ci-dessus, au delà de 15% la trainée augmente fortement et rares sont les profils intéressants à 17% ou 18% d'épaisseur. Exemple de pale: en pied 4415 ou 4418 et en bout 4412 ou 4409.
Pour une pale vrillée, on peut retenir en première approche comme angle de calage en pied 15° avec un vrillage de 12°, ce qui donne 3° en bout de pale. Bon courage

Mike B
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Eoliennes et aérodynamisme Empty Nombre de Reynolds

Message par Mike B le Jeu 22 Mar - 23:11

Une réponse un peu rapide:
Le nombre de Reynolds est un paramètre important pour les études des caratéristiques théoriques et pratiques des profils aérodynamiques et des voilures pour les hautes et basses vitesses, et en particulier pour les essais en soufflerie:
Re est égal au produit:massevolumique.Vitesse vent.Longueur du profil, divisé par la viscosité de l'air.
Dans les tableaux donnant les profils classiques il est souvent indiqué Re de l'ordre de 6 millions, ce qui correspond en général aux caractéristiques des avions type tourisme.
Le nombre de Reynolds s'applique bien entendu à d'autre fluides que l'air.

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Eoliennes et aérodynamisme Empty Re: Eoliennes et aérodynamisme

Message par Wind-free le Ven 23 Mar - 9:39

Merci beaucoup Mike B Very Happy

Enfin un qui sait me répondre (je plaisante ...) !!

Qu'est-ce que l'angle de vrillage ?

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Eoliennes et aérodynamisme Empty Re: Eoliennes et aérodynamisme

Message par Admin le Ven 23 Mar - 11:10

Wind-free a écrit:Enfin un qui sait me répondre (je plaisante ...) !!

Crying or Very sad

Il y en a un, c'est déjà pas mal ! 😉

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Eoliennes et aérodynamisme Empty Re: Eoliennes et aérodynamisme

Message par Wind-free le Ven 23 Mar - 21:02

Laughing Ne soyez pas vexé, je plaisantais Smile

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Eoliennes et aérodynamisme Empty Re: Eoliennes et aérodynamisme

Message par Admin le Sam 24 Mar - 7:49

Wind-free a écrit:Laughing Ne soyez pas vexé, je plaisantais Smile

J'avais bien compris ! 😉

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Eoliennes et aérodynamisme Empty Vrillage des pales

Message par Mike B le Sam 24 Mar - 16:02

Dans une coupe transversale de pale on retrouve le profil aérodynamique utilisé à cet endroit.
"
L'Angle de Calage"
du profil se définit comme l'angle entre la corde du profil et le plan de rotation de l'hélice.
Les pales d'éoliennes peuvent être à angle de calage constant ( cas de certaines petites éoliennes ), soit à angle de calage évolutif le long de la pale;
la raison en est la suivante: du point de vue aérodynamique, du fait de la rotation de l'hélice, le long de la pale et en chaque point le vecteur "
Vent Relatif "
résultante du "
Vent Entrant"
et du "
Vent de Rotation"
varie en angle et grandeur depuis le pied de la pale jusqu'à son extrémité. C'est pourquoi, pour bien récupérer l'énergie du vent et sur le profil optimiser la portance avec une faible trainée sans décrochage du profil, on fait varier l'angle de calage du profil depuis le pied jusqu'à son extrémité. Cela se voit très bien sur une grande pale posée au sol.
Chaque constructeur détermine le vrillage des pales en fonction des profils utilisés.

Mike B
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Eoliennes et aérodynamisme Empty Re: Eoliennes et aérodynamisme

Message par Wind-free le Sam 24 Mar - 18:16

Surprised C'était donc ça Smile

Merci beaucoup pour votre réponse !!! Smile Le vent relatif est la résultante de la vitesse linéaire d'un point de la pale (en rotation) et du vent réel si j'ai bien compris?

En ce qui concerne le nombre de Reynolds, j'aurais encore une question pour vous (qui saurez sans doute me répondre):

Si l'on considère la formule Re = (V*D)/(viscosité cinématique)...D étant le diamètre du phénomène, correspond-il au diamètre du rotor?

En vous remerciant encore une fois,

Wind-free

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Eoliennes et aérodynamisme Empty Nombre de Reynolds

Message par Mike B le Dim 25 Mar - 10:13

Pour imiter Molière, je vais dire "
que diable allez vous faire dans cette galère!! "

Le nombre de Reynolds concerne les spécialistes des essais aérodynamiques de maquettes en soufflerie par exemple un profil, une aile, une partie d'avion... Cette notion doit faire partie du cours d'aérodynamique de première année de Supaéro, on est donc loin de votre TPE. Qui diable vous a lancé sur ce problème ?
Pour revenir à Re, dans le cas d'un essai en soufflerie d'un profil aéro ou d'un modèle d'éolienne, la longueur à prendre en compte est la corde du profil ou effectivement le diamètre de la machine étant entendu que toutes les dimensions de ses éléments doivent être géométriquement semblables.
Dans le cas d'un essai relatif à une pale d'éolienne comme il s'agit dans la réalité du vent d'un fonctionnement à basse vitesse par rapport à celle des avions, je pense que la valeur de Re serait de l'ordre de 2 à 3 millions.
Bon courage et restez dans le vent !

Mike B
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Eoliennes et aérodynamisme Empty Re: Eoliennes et aérodynamisme

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