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vitesse de rotation d'une éolienne

  1. ahotep

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    juillet 2006
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    vitesse de rotation d'une éolienne

    Bonjour à tous

    J'aurai quelques renseigenements à vous demander : je suis sur un projet d'éolienne multi pales tout composite (fibres de verre + résine isophtalique) et j'aimerai faire des "approximations" sur ce que je vais en tirer..

    J'ai déjà déterminé la puissance que captera l'éolienne de la puissance du vent..(Betz)..
    Ce que j'aimerai savoir, c'est sa vitesse de rotation..Est il possible de la prévoir ?

    Je sais qu'une hélice est caractérisée par son rendement (vitesse à la périphérie / vitesse du vent).. En admettant avoir un rendement d'environ 5 et avec une vitesse de vent donnée, on a facilement la vitesse à la périphérie.. Mais c'est différent de la vitesse de rotation de l'hélice..

    j'ai fait des essais sur une maquette 5.2 fois plus petite que l'éolienne finale. A vide, et avec une vitesse de vent d'environ 25 km/h, mon hélice tourne environ 700 tr/min..(les "environs" sont obligatoires, désolée)(Avec un réducteur de rapport 146.9, l'hélice tourne à 480 tr/min)...Y aura t il proportionnalité avec la grande ? (certainement, mais de quel ordre ?)

    Merci de vos réponses..

    -----

    Dernière modification par ahotep ; 04/10/2006 à 16h41.
     


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  2. wizz

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    mars 2005
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    Re : vitesse de rotation d'une éolienne

    euhhhhhhhhhhhhhh

    -> si tu sais quelle est la vitesse linéaire à la pointe de l'hélice
    -> si tu sais quel est le rayon de l'hélice

    => alors je pense que tu devrais être capable de connaître la vitesse de rotation de l'hélice

    A moins que j'ai mal compris au problème , ou que la complexité de la dynamique de fluide me dépasse....
     

  3. ahotep

    Date d'inscription
    juillet 2006
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    Re : vitesse de rotation d'une éolienne

    j'ai la vitesse du vent et le rayon de l'hélice...

    je peux déterminer la vitesse à l'extrémité de mes pales, en faisant le rayon * vitesse de rotation de l'hélice...

    peut être que la détermination de cette valeur est très simple mais je la vois plus complexe.. Elle dépend bien entendu du rayon, mais aussi du nombre de pales que comporte mon hélice...

    et qu'appelles tu la vitesse linéaire à la pointe de l'hélice ?
     

  4. wizz

    Date d'inscription
    mars 2005
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    Re : vitesse de rotation d'une éolienne

    Citation Envoyé par ahotep Voir le message
    Je sais qu'une hélice est caractérisée par son rendement (vitesse à la périphérie / vitesse du vent).. En admettant avoir un rendement d'environ 5 et avec une vitesse de vent donnée, on a facilement la vitesse à la périphérie..
    pourrais tu me dire ce que tu penses par la vitesse à la périphérie?
     

  5. ahotep

    Date d'inscription
    juillet 2006
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    208

    Re : vitesse de rotation d'une éolienne

    le vitesse à la périphérie est simplement la vitesse en bout de pales
     


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  6. ahotep

    Date d'inscription
    juillet 2006
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    208

    Re : vitesse de rotation d'une éolienne

    Bon alors voilà, c'était tout con et j'explique, on sait jamais, ça peut intéressé des gens :

    J'ai deux relations : Vp= r*V
    Vp=eta*v

    ou Vp = vitesse en bout de pales en m/s
    V = vitesse de rotation de l'h"lice en rad/s
    v = vitesse du vent en m/s
    eta = "rendement" de l'hélice pris égal à 5
    r et d= rayon et diamètre de l'hélice en m

    - Vp = r*V(rad/s) = r*2*PI*V(tr/min)/60
    = PI*d*V(tr/min)/60

    on fait ensuite un petit système en mixant tout et on trouve facilement ça et V en fonction de v donc on trouve aussi Vp..

    tout con..
     

  7. BertrandR

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    Re : vitesse de rotation d'une éolienne

    Citation Envoyé par ahotep Voir le message
    Bonjour à tous

    J'aurai quelques renseigenements à vous demander : je suis sur un projet d'éolienne multi pales tout composite (fibres de verre + résine isophtalique) et j'aimerai faire des "approximations" sur ce que je vais en tirer..

    J'ai déjà déterminé la puissance que captera l'éolienne de la puissance du vent..(Betz)..
    Ce que j'aimerai savoir, c'est sa vitesse de rotation..Est il possible de la prévoir ?

    Je sais qu'une hélice est caractérisée par son rendement (vitesse à la périphérie / vitesse du vent).. En admettant avoir un rendement d'environ 5 et avec une vitesse de vent donnée, on a facilement la vitesse à la périphérie.. Mais c'est différent de la vitesse de rotation de l'hélice..

    j'ai fait des essais sur une maquette 5.2 fois plus petite que l'éolienne finale. A vide, et avec une vitesse de vent d'environ 25 km/h, mon hélice tourne environ 700 tr/min..(les "environs" sont obligatoires, désolée)(Avec un réducteur de rapport 146.9, l'hélice tourne à 480 tr/min)...Y aura t il proportionnalité avec la grande ? (certainement, mais de quel ordre ?)

    Merci de vos réponses..
    Bonjour,

    Ton message n'est pas très clair et il donc difficile de donner une réponse. Tu fais déjà une confusion entre rendement et rapport de vitesse périphérique, le rendement c'est le rapport entre la puissance captée et la puissance disponible dans la veine d'air couverte par l'éolienne. Ce rendement ne peut dépasser la limite de Betz (59%), pour s'approcher de ce rendement il faut déjà se donner beaucoup de mal.
    Le rapport de vitesse périphérique c'est le rapport entre la vitesse tangentielle en bout de pale sur la vitesse du vent en amont de l'hélice, ce rapport défini le "régime" de l'hélice. La puissance de l'hélice est fonction de ce rapport, si le rapport est nul l'hélice est arrêtée et la puissance est nulle si l'hélice est en roue libre la puissance est également nulle car c'est le couple qui est nul.
    Ce fonctionnement en roue libre correspond à un rapport de vitesse périphérique élevé et le fonctionnement à rendement maxi se trouve entre les 2 régimes extrêmes dont je viens de parler.
    Les hélices ayant des rapport de vitesses périphriques élevés (à rendement maxi) sont en général des hélices avec peu de pales et des pales fines, la surface active des pales est faible. Plus la surface active des pales est importante plus l'hélice tournera lentement avec un couple plus fort. Pour les hélices de 1 à 5 m de diamètre on atteint les rendements maxi pour les rapport de vitesse périphériques de l'ordre de 5 à 6 et ces rendements sont de l'ordre de 40/45% (en se donnant beaucoup de mal) ou encore 76% de la limite de Betz.
    Les calculs pour obtenir le rendement et la géométrie optimale sont assez compliqués.
    Pour la proportionnalité entre une maquette et une éolienne à l'échelle 1 il faut conserver la vitesse tangentielle en bout de pale ce qui conduit à une vitesse de rotation de la maquette beaucoup plus élevée.
    Mais la similitude s'arrête là car il y a des différences au niveau de l'aérodynamique à cause du nombre de Reynolds et des différences sur la géométrie des pales car il est très difficile de reproduire en 5 fois plus petit une géométrie parfaite des pales, les défauts deviennent 5 fois plus gros.
    C'est pourquoi sur une grande éolienne de 80 m de diamètre on dépasse des rendements aérodynamiques de 50 % alors que sur une hélice de 1 m de diamètre on atteindra très péniblement 40 %.

    Concrètement je ne ne comprends pas ton problème, tu as le rayon, la vitesse du vent et le rapport de vitesse périphérique (5) tu as donc tous les éléments pour calculer la vitesse de rotation.
     

  8. ahotep

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    Re : vitesse de rotation d'une éolienne

    Tu fais déjà une confusion entre rendement et rapport de vitesse périphérique, le rendement c'est le rapport entre la puissance captée et la puissance disponible dans la veine d'air couverte par l'éolienne. Ce rendement ne peut dépasser la limite de Betz (59%), pour s'approcher de ce rendement il faut déjà se donner beaucoup de mal.
    Le rapport de vitesse périphérique c'est le rapport entre la vitesse tangentielle en bout de pale sur la vitesse du vent en amont de l'hélice, ce rapport défini le "régime" de l'hélice. La puissance de l'hélice est fonction de ce rapport, si le rapport est nul l'hélice est arrêtée et la puissance est nulle si l'hélice est en roue libre la puissance est également nulle car c'est le couple qui est nul.
    ok ca c'est bon je l'ai compris c'est juste que je me suis mal exprimée


    Concrètement je ne ne comprends pas ton problème, tu as le rayon, la vitesse du vent et le rapport de vitesse périphérique (5) tu as donc tous les éléments pour calculer la vitesse de rotation.
    ce n'est pas ce que j'ai fait au post précedent ?
    est ce que tu peux me dire ce que tu en penses ??


    tant que j'y suis, j'ai une autre question : mon hélice comporte 20 pales. Disons que c'est plus de l'ordre d'une turbine. Que puis je espérer comme rendement ?
    Que peux tu me dire intuitivement sur une hélice de ce genre, sachant qu'elle a un diamètre de 2.6 mètres et une longueur des pales de 0.65 m ?


    je te montre à quoi ressemble la maquette :
    surla deuxième photo tu vois la turbien "de dos". Ce n'est pas ce côté qui est "face au vent"
    Images attachées
     

  9. BertrandR

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    Re : vitesse de rotation d'une éolienne

    Citation Envoyé par ahotep Voir le message
    ok ca c'est bon je l'ai compris c'est juste que je me suis mal exprimée




    ce n'est pas ce que j'ai fait au post précedent ?
    est ce que tu peux me dire ce que tu en penses ??


    tant que j'y suis, j'ai une autre question : mon hélice comporte 20 pales. Disons que c'est plus de l'ordre d'une turbine. Que puis je espérer comme rendement ?
    Que peux tu me dire intuitivement sur une hélice de ce genre, sachant qu'elle a un diamètre de 2.6 mètres et une longueur des pales de 0.65 m ?


    je te montre à quoi ressemble la maquette :
    surla deuxième photo tu vois la turbien "de dos". Ce n'est pas ce côté qui est "face au vent"
    Je n'avais pas vu ton post précédant le mien...
    oui le calcul est bon et comme tu dis c'est tout con.

    Je n'ai pas encore accès aux photos que tu as postées, tout ce que je peux dire pour le moment c'est que le rendement risque de ne pas être terrible, 20 % ça sera déjà pas mal. Ensuite le rapport de vitesse périphérique sera faible car comme je l'ai expliqué la surface des pales est importante, un rapport de 1 est plutôt une valeur courante pour ce type d'hélice. Enfin tu n'utilises que la moitié externe des pales, c'est la partie qui couvre le plus de surface et qui est la plus efficace mais c'est dommage de ne pas utiliser le centre.
    Ce type d'hélice était (et est toujours d'ailleurs) utilisé pour pomper l'eau et alimenter les abreuvoirs à bétail. Les pompes sont des pompes à piston actionnées par un vilebrequin directement couplé à l'hélice. Ces hélices tournent lentement et ont un couple de démarrage important ce qui convient parfaitement aux pompes à piston, par contre pour faire tourner une génératrice électrique il faut plutôt une vitesse de rotation importante et là il vaut mieux une hélice rapide à 2 ou 3 pales.
     

  10. ahotep

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    Re : vitesse de rotation d'une éolienne

    Ce type d'hélice était (et est toujours d'ailleurs) utilisé pour pomper l'eau et alimenter les abreuvoirs à bétail. Les pompes sont des pompes à piston actionnées par un vilebrequin directement couplé à l'hélice. Ces hélices tournent lentement et ont un couple de démarrage important ce qui convient parfaitement aux pompes à piston, par contre pour faire tourner une génératrice électrique il faut plutôt une vitesse de rotation importante et là il vaut mieux une hélice rapide à 2 ou 3 pales.
    Oui je suis d'accord avec toi mais en fait c'st une éolienne "new generation". Il n'y aura pas de génératrice derrière. mais je peux pas en dire plus désolée...

    Encore deux questions qui me viennent :
    1) Est ce que le rendement d'une hélice change avec la vitesse du vent ? par exemple :

    -vers 5 ou 6m/s -->20%
    - entre 8 et 11 m/s --> 70 %
    - entre 12 et 18 m/s --> 30 à 40 %
    - au delà et jusqu' a 22m/s --> re 20%


    2) est ce que mes calculs théoriques sont exploitables en terme de puissance captée ou de vitesse de rotation ou encore de couple ?

    PS : comment ça se fait que tu ne peux pas voir les pièces jointes ?
     

  11. BertrandR

    Date d'inscription
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    Re : vitesse de rotation d'une éolienne

    Citation Envoyé par ahotep Voir le message
    Oui je suis d'accord avec toi mais en fait c'st une éolienne "new generation". Il n'y aura pas de génératrice derrière. mais je peux pas en dire plus désolée...

    Encore deux questions qui me viennent :
    1) Est ce que le rendement d'une hélice change avec la vitesse du vent ? par exemple :

    -vers 5 ou 6m/s -->20%
    - entre 8 et 11 m/s --> 70 %
    - entre 12 et 18 m/s --> 30 à 40 %
    - au delà et jusqu' a 22m/s --> re 20%


    2) est ce que mes calculs théoriques sont exploitables en terme de puissance captée ou de vitesse de rotation ou encore de couple ?

    PS : comment ça se fait que tu ne peux pas voir les pièces jointes ?
    Le rendement change avec le rapport de vitesse périphérique cela veut dire que si tu veux qu'il reste constant et maximum il faut changer la vitesse de rotation avec la vitesse du vent. Pour les sites moyennement ventés à 10 m du sol avec une vitesse moyenne annuelle de 4 à 5 m/s il faut viser les vitesses de vent de 6 à 9 m/s ce sont ces vitesses qui produisent le plus d'énergie. 4 à 5 m/s sont les vitesses moyennes les plus courantes faut pas espérer plus à moins d'installer l'éolienne dans un endroit exeptionnel.
    Le fait que le rendement change avec le régime de l'hélice est utilisé sur les éoliennes à vitesse de rotation fixe pour réguler la puissance à partir d'une certaine vitesse de vent.
    Pour reprendre l'exemple que tu as donné :
    - de 4 à 6 m/s ---> 10 à 15 %
    - de 6 à 9 m/s ---> 15 à 20 %
    - de 9 à 12 m/s ---> 15 à 10 %
    - au delà de 12 m/s ---> de 10 à 0%

    Je ne sais pas si tes calculs sont exploitables car je ne vois pas de calcul dans tes messages, je vois simplement des estimations très grossières.

    Je ne peux pas voir les pièces jointes car elles sont en attentes de validation.

    Bon courage.
     

  12. ahotep

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    juillet 2006
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    Re : vitesse de rotation d'une éolienne

    Le fait que le rendement change avec le régime de l'hélice est utilisé sur les éoliennes à vitesse de rotation fixe pour réguler la puissance à partir d'une certaine vitesse de vent. .

    Pour reprendre l'exemple que tu as donné :
    - de 4 à 6 m/s ---> 10 à 15 %
    - de 6 à 9 m/s ---> 15 à 20 %
    - de 9 à 12 m/s ---> 15 à 10 %
    - au delà de 12 m/s ---> de 10 à 0%

    Je ne sais pas si tes calculs sont exploitables car je ne vois pas de calcul dans tes messages, je vois simplement des estimations très grossières.

    Ce sont des données que j'ai trouvées sur un site.. Mais tu as répondu à ma question merci...

    Si tu pourras me dire ce que tu penses de la turbine quand tu verras les photos ça m'aiderai beaucoup...

    merci
     

  13. BertrandR

    Date d'inscription
    novembre 2004
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    Re : vitesse de rotation d'une éolienne

    Citation Envoyé par ahotep Voir le message
    Ce sont des données que j'ai trouvées sur un site.. Mais tu as répondu à ma question merci...

    Si tu pourras me dire ce que tu penses de la turbine quand tu verras les photos ça m'aiderai beaucoup...

    merci
    Bonjour,

    La turbine que tu as réalisée est impressionnante du point de vue de la qualitée de travail, j'ai l'impression que c'est en fibre de verre et je me demande bien comment tu as fait. Par contre cette turbine sera inefficace pour capter l'énergie éolienne, une turbine est généralement utilisée dans une veine carènée or il est imposssible de capter le vent en le forcant à aller dans une veine d'air, il préfère contourner.
    A vue de nez cette turbine devrait tourner avec son rendement maxi pour un rapport périphérique de l'ordre de 0.5 ce qui fait qu'à 8 m/s cette turbine tournera à 30 tr/mn ce qui est ridicule pour alimenter une génératrice. Pour le rendement c'est plus diffcile à évaluer au pifomètre mais ça ne dépassera certainement pas les 20 %.
    Avec une hélice classique à 2 ou 3 pales fines tu peux arriver facilement à un rapport de vitesse périphérique de 5 etla vitesse de rotation est de 300 tr/mn c'est déjà plus raisonnable. De plus la quantité de matière et le poids seront très nettement plus faible.

    Désolé pour mon avis très défavorable mais c'est la dure réalité.
     

  14. ahotep

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    Re : vitesse de rotation d'une éolienne

    Citation Envoyé par BertrandR Voir le message
    Bonjour,

    La turbine que tu as réalisée est impressionnante du point de vue de la qualitée de travail, j'ai l'impression que c'est en fibre de verre et je me demande bien comment tu as fait. Par contre cette turbine sera inefficace pour capter l'énergie éolienne, une turbine est généralement utilisée dans une veine carènée or il est imposssible de capter le vent en le forcant à aller dans une veine d'air, il préfère contourner.
    A vue de nez cette turbine devrait tourner avec son rendement maxi pour un rapport périphérique de l'ordre de 0.5 ce qui fait qu'à 8 m/s cette turbine tournera à 30 tr/mn ce qui est ridicule pour alimenter une génératrice. Pour le rendement c'est plus diffcile à évaluer au pifomètre mais ça ne dépassera certainement pas les 20 %.
    Avec une hélice classique à 2 ou 3 pales fines tu peux arriver facilement à un rapport de vitesse périphérique de 5 etla vitesse de rotation est de 300 tr/mn c'est déjà plus raisonnable. De plus la quantité de matière et le poids seront très nettement plus faible.

    Désolé pour mon avis très défavorable mais c'est la dure réalité.

    tu as raison, c'est de la fibre de verre. Les pales ont été frettées sur le cylindre central et ensuite l'hélice a été usinée au diamètre voulu.

    Tu me dis qu'une turbine est généralement utilisée dans une veine carènée. Je ne sais pas si c'est pareil mais ma turbine est agrémentée d'un genre de cône supplémentaire pour augmenter la surface de prise d'air.. En fait je pense bien qu'en language du milieu, c'est un carennage..je te montrerai ça demain.

    En attendant, la trubine n'entrainera pas de génératrice mais je mettrai un multiplicateur pour pouvoir tourner à sa sortie vers les 1500 tr/min.
    Ce qui est faisable je pense..
     

  15. ahotep

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    Re : vitesse de rotation d'une éolienne

    si je comprend bien tu veux dire que la vitesse périphérique sera plus faible que la vitesse du vent...
     


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