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Rayon d'helice au pied de pale
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| Nous observeront l'influence du rayon au pied de pale sur une éolienne mais que se soit pour les hélices propulsives ou motrices la démarche est identique. Le rayon au pied de la pale de l'hélice, correspond à la distance entre l'axe de rotation de l'hélice et le profil de base du premier élément de la pale. Autrement dit c'est là ou commence la pale. Schéma de pale montrant la répartition de cordes et épaisseur de la pale entré par L'utilisateur dans HELICIEL C'est au pied de la pale que se concentrent les efforts génèrés par la traînée et la portance de la pale.Il est à noter que, du fait du faible rayon, la vitesse apparente au pied de la pale, est plus faible que la vitesse en bout de pale.Ce qui a pour effet qu 'à surface égale, la portance des éléments situés au pied de la pale est plus faible que la portance des éléments situes aux milieu de la pale.Pour conserver de la portance près du pied de pale, il peut être choisi d' augmenter la largeur des éléments en se rapprochant de l'axe d'hélice.Ceci a pour effet d' augmenter aussi l'épaisseur relative des profils proches du pied de pale et donc d' augmenter la résistance mécanique de la pale de l'hélice propulsive ou de l' éolienne. Nous voyons par exemple sur cette pale de petite eolienne(copie écran logiciel HELICIEL ci dessous), que les cordes des profils des éléments proches du pied de pale, sont plus importantes que les cordes des profils du milieu de pale. Pourtant dans le graphique de la distribution de la portance nous constatons que la portance des éléments proche du pied de pale est plus faible qu 'autour du milieu de pale.Ceci est du à la vitesse apparente qui est plus faible au pied de pale.Et comme la portance augmente avec le carrée de la vitesse apparente. (remarquez au passage les pertes de portances dues aux fuites en bout de pale, le graphique jaune-or représente la portance sans tenir compte des pertes) Nous remarquons aussi dans le graphique de contrôle de résistance que la flexion admissible au pied de la pale (en jaune) est plus importante du fait de la largeur des cordes près du pied de pale. En vert,comparé au moment de flexion maximum admissible a la base de l' élément nous voyons la flexion calculée .Chaque élément cumul la flexion des éléments suivant, ainsi la flexion au pied de la pale est la somme des moments de flexion de tous les autres éléments. Ainsi,même si du fait de sa faible portance il ne génère lui même que peu de flexion, le pied de pale subit le plus fort moment de flexion.
Si nous voulions que les éléments proches du pied de pale gênèrent une portance efficace, il faudrait que la pale soit d'une largeur considérable.Le coût de la matière comparé à la rentabilité, fait que l'on préfère se concentrer sur la résistance donc l'épaisseur. Ce qui conduit les constructeurs à dessiner des profils de pied de pale généralement proche du rond sans chercher à faire venir le pied de pale au plus près de l'axe.
D'autres constructeurs refusent d' en perdre un miette et poussent le vis jusqu'au prolonger le profils jusqu'au moyeu :
C'est vraiment très joli, le prix de revient supplémentaire doit être justifié par le rendement supérieur et les années d' exploitation... sinon, si c'est purement esthétique, c'est vrai que cela en jette!
Quand aux hélices que les frères Wright avaient dessiné et pour qui le moindre gramme de poussée était vital du fait de la puissance limitée du moteur, le rayon au pied de pale= 0 mm:
Comme le bout de pale, le pied de de pale peut être le passage de fuite de fluide dues a la surpression sur l'intrados et le dépression sur l'extrados. En dehors des pertes de rendement que gênèrent les fuites au pied de pale et les fuites au bout de pale, ces fuites de pression peuvent mettre en échec l' objectif de l'hélice si celui ci était de mettre sous pression un fluide. C'est le cas des hélices de ventilateur, de ventilation, de pompes axiale ou de turbine jet ski.Dans ces cas de figure le rayon de pied de pale sera fortement augmenté pour que la variation de pression générée par l'hélice soit concentrée au niveau de la zone ou la portance est la plus grande (0.75 fois le rayon de la pale environ).Ainsi on limite les fuites en évitant la zone de faible variation de pression situe près de l'axe. Quand aux pertes en bout de pale, l'hélice étant carénée, elle deviennent minimes.
statistiques
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