turbine hydraulique à réaction

[alopex]

Bonsoir,
Je cherche à établir le lien entre le couple reçu par une hélice type Kaplan et la différence de charge hydraulique correspondante.
A partir du débit, j'ai la vitesse moyenne axiale. La vitesse de rotation de l'arbre me permet de calculer selon le rayon la vitesse relative de l'écoulement par rapport à la pale. Je peux alors évaluer la portance et la trainée (en simplifiant je suppose le Cx Cz constants).
Selon le principe d'action et de réaction, si l'eau exerce une force sur la pale, alors celle-ci exerce une force opposée et égale en norme. Est il exact de considérer que cette force divisée par la surface des pales donne une pression hydrostatique opposée à la pression "motrice"? Merci de vos précisions.
-----

[alopex]

Bonjour à tous.
Alors, personne ne sais? Pour préciser ma question concernant la variation de pression avant et après l'hélice, dois-je diviser la force reçue par l'hélice par la surface des pales ou la surface de la section d'entrée du tube ou se trouve l'hélice pour trouver la variation de pression. La première me parait "intuitivement" plus satisfaisante mais j'aimerai avoir confirmation. Merci d'avance pour votre aide.

[alopex]

Hello,
Alors, ou sont les spécialistes de l'hydraulique, papykiwi et consorts?

Personne ne peut répondre à ma pauvre petite question?
Merci d'avance et @+

[invite76532345]

Bonjour Alopex

La première me parait "intuitivement" plus satisfaisante mais j'aimerai avoir confirmation.

Tout est résumé dans ta citation et dans les deux mots en gras.
Je n'ai pas encore trouvé de texte "reconnu" (Fediaevsky ou Wissler ou Woodburn par exemple) parlant de cela pour pouvoir "confirmer".

6. Ayez une démarche scientifique. Ce forum n'est pas un lieu de discussion sur de soi-disant phénomènes paranormaux ou "sciences" parallèles. Toutes idées ou raisonnement (aussi géniaux soient ils) doivent reposer sur des faits scientifiquement établis et non sur de vagues suppositions personnelles, basées sur d'intimes convictions. Etant sur un forum scientifique, les discussions religieuses ou politiques ne sont pas tolérées.

Par contre, retrouver un couple en s'appuyant sur la surface des pales d'une machine Kaplan dont la particularité est justement d'avoir des pales à angle variable me semble d'entrée conduire à une infinité de résultats.
Sur une Francis, la différence de pression aval/amont permet de connaître la puissance de la machine.
Si on connaît de plus la vitesse de rotation, le calcul du couple devient jeu d'enfant.
La roue Francis ayant des pales à angle fixe, il me semble qu'elle peut être considérée comme une Kaplan dans un cas particulier.
A suivre

PS: Je continue de chercher la "confirmation"

[A voir en vidéo sur Futura]

[polo974]

La turbine kaplan est une hélice carénée, donc pas (trop) de traînée induite.

diff de pression et débit donne puissance
(puissance absorbée)

vitesse de rotation et couple donne la puissance
(puissance fournie)

maintenant, si on veut connaître le rendement avant de pouvoir faire des mesures, il faut effectivement se pencher sur le Cx de l'aile (et plein d'autres choses...)

on peut considérer le Cx constant (dans une plage de fonctionnement normal), mais pas le Cz, celui-ci dépendant directement du couple résistant. Il vaut donc mieux charger la turbine un poil avant son décrochage (juste avant que le Cx ne soit plus si constant que ça... le poil étant plus ou moins gros suivant les profils...)

Ces coeffs sont attachés à la surface de l'aile (ou des pales):
Rx= (1/2) Rho S V² Cx
Rz= (1/2) Rho S V² Cz

On peut les intégrer sur r.dr pour avoir le couple.

Il faut cependant ajouter les pertes dues à la forme du noyau et son interaction avec les pales et à l'interaction entre les bouts de pales et la conduite (entre autre).

Et là, soit on utilise des coefs arbitraires habituels (5 à 6% par ci 4 à 5% par là), soit on calcule et c'est très, très compliqué (et toujours approximatif!)...

[alopex]

Bonjour et merci pour vos réponses.
@Papykiwi: tu es un peu dur de me rappeler à l'ordre sur le point 6 de la charte!! Je ne parle que de phénomènes et grandeurs scientifiques connus et biens établis (portance, charge hydraulique, etc). Je pense que c'est le terme "intuitivement" qui t'as fait bondir mais je voulais dire par la en faisant un raisonnement en essayant
d'interpréter la réalité physique et la signification concrète des faits.

Je pense en fait que j'ai raisonné à l'envers: n'est ce pas l'écoulement autour de la pale qui provoque une dépression à l'extrados et une surpression à l'intrados, la résultante de ces pressions multipliée par la surface étant une force appelée portance. Inversion de cause et d'effet en quelque sorte quoi que avec le principe d'action et de réaction, on ne peut pas vraiment dire qui de l'action et de la réaction entraine l'autre... ouh la la!

J'ai un fait petit modèle de calcul discret en calculant la portance à partir des polaires de profils connus (Clark, Selig, etc) et en calculant la variation de charge hydraulique par portance/surface de la pale et j'arrive à modéliser des caractéristiques (H,Q,n, Rdt) réalistes et raccord avec des courbes expérimentales.