Présentation de la suite de logiciels mecaflux:
Modelisation helice kaplan dans heliciel Le role du diffuseur aspirateur turbine
Didacticiel exemple conception petite centrale hydraulique 1/3:

Sommaire du chapitre turbines hydroélectriques:

 

1: Puissance du site 2: Conception de l'hélice

 

1: Puissance du site: Dans ce didacticiel exemple, nous prendrons le cas de l' aménagement d'un site dont le débit moyen est de 12 m3/sec avec une hauteur de chute aménageable d' environ 4 mètres.

Évaluer la puissance d'un site non aménagé:

La puissance hydraulique Ph en watts, du site dépend de:

  • La différence de hauteur de chute H en mètres, entre les surfaces du bassin amont et aval.
  • Le débit Q en m3/sec, traversant le système.

implantation des turbines de type bulbes helices kaplan

avec :

  • ρ masse volumique de l'eau (1000 kg/m3)
  • Section = section de passage du fluide (surface balayée par l'hélice) en m²
  • g accélération de la pesanteur en (9.81 m/s²)
  • Q débit turbiné en m3/s
  • H chute en m
La puissance brute hydraulique de notre site peut donc être évaluée à : 12 X 4 X 9.81 X 1000 = 470 880 Watts soit 471 Kw environ. Nous verrons que du fait des pertes diverses, la puissance électrique produite sera plus faible. La division de la puissance produite par la puissance brute, nous donnera le rendement global de notre installation.
2: Conception de l'hélice.
Comme énoncé dans la méthode proposée, nous commencerons par calculer notre hélice optimum pour le débit de 8 m3/sec. Pour cela nous utilisons le logiciel HELICIEL afin d' obtenir les performances et les modèles 3D des pales que nous allons construire.

projet turbine

fluide turbine

ptofil naca

helice kaplan 4 pales

point de fonctionnement turbine

la section balayée par l'hélice

entrez ces paramètres de base:

  • Rayon bout de pale=1000mm
  • Rayon pied de pale= 60% (600mm)
  • Corde pied de pale= 738 mm
  • Corde bout de pale= 1138 mm
  • Cliquez sur "linearisez" dans la zone distribution de cordes pour obtenir une pale droite.
  • Dans cet exemple nous voulons une distribution de corde donnant une pale un peu bombée. Pour réaliser exactement la meme distribution que cet exemple, nous pouvons directement entrer l'équation de distribution de nos cordes dans les 3 champs prévus a cet effet .Notre équation est: -0.0031457 r² + 6.033248 r -1749.469 , entrez ces valeurs et cliquer sur "appliquer équation cordes".(Les valeurs de cordes et de l'équation peuvent etre légerement modifiées lors de l'application de l'équation)
Si précédemment vous avez bien entré la vitesse de 6 m/sec, Vous devriez obtenir un débit (en haut a gauche dans le compteur de vitesse) de 12.064.m3/sec comme ceci:

debit de tubine

option carenage de l'hélice de turbine hydroelectrique

le fait de cocher l'option carenage relance le calcul de l'hélice...
Heliciel va construire le vrillage optimum et évaluer les performances de notre hélice, en fonction d'une série de vitesse de rotations testées et s'arretera sur la vitesse de rotation optimum, ici nous avons obtenu un rendement d'hélice de 0.47 à 53.19 tours minutes:

turbine hydraulique

Le vrillage optimum adapté à ce point de fonctionnement et le modèle 3D de notre hélice à été construit. Notre rendement pourrait etre amélioré par une modification des largeurs et repartition de cordes, afin de s'approcher de la limite de Betz, mais 0.47 suffira dans ce didacticiel qui tente de rester simple et rapide.

Nous pourrions lancer la fabrication de la pale en éditant le fichier IGS 3D... mais des optimisations vont suivre, comme l'introduction d'une vitesse tangentielle par le distributeur, et la création d'une dépression par l'aspirateur diffuseur...

Prenez soin d' enregistrer votre projet , menu Fichier / enregistrer, car nous y reviendrons plus tard. Nous allons maintenant utiliser les résultats de cette configuration d'hélice pour la suite:

Evaluer l'effet d'une introduction tangentielle en amont de l' hélice provoquée par un distributeur(ou /et une volute)

 

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