Types d'hélices et d'ailes modélisables dans Heliciel : choisir l'objectif de l'étude

Heliciel modélise quatre types d'hélices et d'ailes, chacun avec son objectif : les hélices propulsives, les hélices de pression en fonction d'un débit (ventilation, pompes axiales), les hélices de captage d'énergie (éoliennes, hydroliennes) et les ailes et foils. Le choix du type d'étude fixe la question à laquelle le calcul répond ; nous le faisons donc en premier, avant de saisir la géométrie.

Au sommaire :

• Les quatre types d'études et leur objectif
• Comment choisir le type d'étude
• Choisir le type d'étude dans Heliciel

1 : Les quatre types d'études et leur objectif

Quatre types d'études et d'objectifs sont réalisables avec Heliciel :

1. Les hélices propulsives : hélices de bateaux, hélices d'avions et d'hélicoptères, hélices de drones. L'objectif est la poussée ; la question est la puissance à fournir sur l'arbre.
2. Les hélices de pression en fonction d'un débit : hélices de ventilation, hélices de pompes axiales et turbines de jet ski. L'objectif est l'augmentation de pression pour un débit donné.
3. Les hélices de captage d'énergie : aéromoteurs et éoliennes, hydroliennes et turbines axiales Kaplan. L'objectif est la puissance récupérée sur l'arbre.
4. Les ailes et foils : ailes, ailerons, foils, hydrofoils, voiles, dérives, gouvernails, safrans et carènes. L'objectif est la portance.

Dans chaque cas, Heliciel applique la même méthode, la BEM (Blade Element Momentum, théorie des éléments de pale), qui découpe la pale ou l'aile en éléments et calcule les efforts de chacun. Seul change le but que nous fixons, donc la lecture des résultats du calcul.

2 : Comment choisir le type d'étude

Posons-nous la question à l'envers : que doit faire notre pale ? Si elle doit pousser un bateau, un avion ou un drone, nous choisissons une hélice propulsive. Si elle doit déplacer un fluide dans une gaine et le mettre sous pression, nous choisissons une hélice de pression en fonction d'un débit. Si elle doit prélever l'énergie du vent ou d'un courant, nous choisissons une hélice de captage. Si elle ne tourne pas et porte un véhicule ou stabilise un mouvement, nous choisissons une aile ou un foil.

Ce choix détermine aussi la vitesse du fluide que nous imposons au calcul : la vitesse du véhicule pour une hélice propulsive ou une aile, le débit de la gaine pour un ventilateur, la vitesse moyenne du vent pour une éolienne, la vitesse du courant pour une hydrolienne. La vitesse et la vitesse de rotation forment ensuite le point de fonctionnement de l'hélice.

Le fluide fait aussi partie de la question : une même hélice propulsive se calcule dans l'air ou dans l'eau, comme le montre la liste des modèles de départ proposés par Heliciel.

3 : Choisir le type d'étude dans Heliciel

Les modèles de départ sont des projets préparés avec les réglages de base du calculateur. Ils correspondent à huit types de projets :

• hélice propulsive dans l'air (génération de poussée) ;
• hélice de ventilation carénée (génération de pression) ;
• hélice de captage d'air (génération de couple), éolienne ou aéromoteur ;
• hélice de captage d'eau (génération de couple), turbine hélice ou hydrolienne ;
• hélice propulsive dans l'eau (génération de poussée) ;
• hélice de pompe axiale carénée (génération de pression) ;
• hydrofoil ;
• aile.

Le menu Fichier ouvert sur Nouveau projet (partir d'un modèle) : la liste de droite donne les huit modèles de départ.

Pour aller plus loin, nous pouvons voir comment lire les résultats des calculs d'hélice et d'aile, ou comment le point de fonctionnement se règle une fois le type d'étude choisi.