Présentation de la suite de logiciels mecaflux:
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eolienne aeromoteur Eolienne Aéromoteur
Voir aussi :
L ' eolienne ou l'aéro moteur est une hélice de captage d'énergie. Les composants de l' éolienne permettent la transformation de l'énergie du vent. Nous avons définis la notion de rendement et de limite dans l' article sur les Hélices de captage en général.
La définition géométrique d'une eolienne commence par choisir son diamètre en fonction du vent sur le site et de la puissance que nous désirons produire. En connaissant la vitesse moyenne du vent nous savons rapidement estimer le diamètre d'hélice de l' eolienne nécessaire pour produire l'énergie souhaitée.(Voir Hélices de captage et puissance vitesse vent).

eolienne tripales

Pour construire une eolienne et choisir la forme et le nombre des pales de l' eolienne, il est nécessaire d' établir quel sera son point de fonctionnement. Le point de fonctionnement de l' eolienne est définit par la vitesse de vent et la vitesse de rotation du rotor. Le point de fonctionnement de notre hélice d' éolienne étant composé de la vitesse du vent, (sur laquelle nous ne pouvons pas agir), et de la vitesse de rotation. Choisir le point de fonctionnement de notre eolienne c'est définir la vitesse de rotation optimum de notre eolienne. Nous allons donc voir les paramètres déterminants cette vitesse de rotation qui caractérise l'éolienne La page consacrée à l'optimisation de la vitesse de rotation pourra être consultée pour approfondir le sujet.
Du point de fonctionnement découle le vrillage des pales de notre eolienne. Une hélice à pas fixe est dessinée, vrillée pour un point de fonctionnement, une hélice à pas variable est elle aussi vrillée pour un unique point de fonctionnement. Le pas variable ne modifie pas le vrillage et est souvent utilisé pour une adaptation du pas ou une régulation de la vitesse, mais le vrillage de la pale reste étudié pour un unique point de fonctionnement où l' éolienne sera à son meilleur rendement.Le vrillage ne pourra plus être modifié un fois la pale construite.
Ceci implique que notre éolienne aura une vitesse de rotation adaptée a une vitesse de vent nominale a laquelle elle aura un rendement maximum. Il est important de bien choisir la vitesse du vent en analysant les données météorologiques et statistique du lieu d'implantation. Les statistiques de vents devront être observées en terme de puissance et non de vitesse! 2 heures de vents à 10 km/h ne donnent pas la même puissance qu 'une heure de vent a 20 km/h car la puissance évolue avec le cube de la vitesse! (voir vitesse de vent nominale)

 

Petit survol des paramètres déterminants le choix des vitesses de rotation d'une éolienne:
Pour une éolienne de petite taille, les forces centrifuges en bout de pale nous permettent des vitesses de rotation assez importantes pour entraîner directement un générateur, mais les plus grandes éoliennes se voient souvent équipées d'un multiplicateur de manière à conserver une vitesse de rotation raisonnable. Certaines grandes éoliennes ont des générateurs lents sans démultiplicateurs et certaines petites éoliennes possèdent un multiplicateur... Il existe une infinité de combinaisons "vitesses de rotation/démultiplicateur/générateur" et les choix se font généralement d'apres les coûts de fabrication (cuivre des générateurs) et d' entretient (vitesse de rotation élevée = usure rapide.).

 

Étude d'une éolienne tripales avec héliciel:

modelisation eolienne

 

Le point de fonctionnement est donc lié à une stratégie de fabrication. Suivant votre choix de vitesse de rotation vous déciderez donc d'un point de fonctionnement. La notion de rendement et de vitesse est aussi à évaluer.La puissance de notre hélice c'est le couple(N.m) sur l'arbre X la vitesse de rotation (Rad/sec). Le couple est la force exercée sur les pales par le vent,

Donc pour résumer: Utilisons la vitesse spécifique (Vitesse en bout de pale/Vitesse vent) pour evaluer la vitesse. Cette liste est loin d'etre complete car chaque éolienne resulte d'un compromis argumenté par les contraintes du projet . Dans ce didacticiel nous avons opté pour un faible nombre de pales produisant de l'électricité. Nous prendons 3 pales car 2 ou une pale nous pose des problemes de vibrations et endurance mécanique. La vitesse spécifique (Vitesse en bout de pale/Vitesse vent) optimum pour des éoliennes 3 pales est généralement de 7.

 

.eolienne multipales

Pourquoi les hélices monopales ne sont pas plus nombreuses? C'est purement mécanique, le déséquilibrage autour de l'axe de rotation et l' alternance des efforts du vent autour du pivot de l'hélice génère des vibrations et des effets destructeurs que l'on doit équilibrer par des contre-poids.
Certains fabricants ont quand même exploré cette voie .

eolienne monopale

L'hélice bipale comporte elle aussi des problèmes d' équilibrage et de vibration, liés au fait que l' inertie de rotation est maximum lorsque les pales sont horizontales, et devient nulle lorsque les pales sont verticales. Les hélices trois pales offrent une stabilité que les fabricants semblent avoir préféré. eolienne tripale

 

L' optimisation d'un projet doit donc prendre en compte les paramètres de rendement mais aussi de coût de fabrication, de durée de vie , de bruit, d' esthétique, de facilité de fabrication.

modelisation eolienne

Pour approfondir la conception de la pale d 'eolienne: Un didacticiel de conception de pales eolienne

 

liste de fabricants d'eoliennes... si vous désirez paraitre (gratuitement) dans cette liste: _contact@heliciel.com_

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