Eolien : construisons une éolienne à axe vertical de A à Z

[coucou789456]

re

pour ste, consulte ce site qui parle de l'effet Magnus.

http://www.polytech-clermont.fr/partena ... ienne.html

jeff

[ste]

bonsoir,

même si mon idée n'a pas l'air trés bonne, ni n'enchante la foule Je n'ai pas pu m'empecher d'y penser.

Admettons que dans la saviolus le vent qui rebondit sur une pale repousse l'autre avec une force interessante (idée que j'ai quand même du mal a accepté), c'est le principe de base d'une éolienne saviolus. C'est un peu le principe du deflecteur, le vent arrive sur la pale et est redirigé sur l'autre. pourquoi donc ne pas mettre des deflecteurs a l'entrée, un "entonnoir géant" afin de diriger le vent vers la pale active. C'est a dire si au lieu de faire des pales de 2m (chiffre pris au hasard) de haut, celle ci auront une dimension de 50 cm mais seront poussé par la même quantité de vent ?

Sur mon ebauche de dessin, le cylindres noir est "plein", et les pales sont comprises entre 2 disques pleins aussi (en gris), afin de forcer le vent dans les pales.




et si effectivement dans une saviolus on arrive a faire repartir le vent en arriere on peut aussi imaginer un conduit ayant le même effet qu'une pale (mais la je trouve que ça complique pour un gain inconnu) :



dans toutes ces images, les deflecteurs ont un angle pris au hasard, ils ne sont pas basés sur des calculs. Ils servent juste a expliqué mon "idée"
Je n'ai pas d'expéreince en eolienne, ni en mecanique des fluides, je ne sais donc pas si des deflecteurs (ou un "entonnoir géant") serait efficace, si les pertes du au frottement ou au turbulence ne serait pas trop importante. Par contre je pense (je serais incapable de le démontrer ou de le prouver) que le fait de "cacher" les pales qui remontent le vent permettrait de gagner (en fait de ne pas perdre) de l'energie mecanique dans l'eolienne.

avec comme principe de base ça :



Pour revenir au saviolus, si j'ai bien compris les différents forum ou site sur internet, elle tourne, mais ne genere pas une grande force (je ne prétends pas avoir tout lu, je peux me tromper), loin d'une eolienne a pale.

certaines sociétés, cherchent d'ailleurs a fabriquer des eoliennes verticales. leur but est pour l'instant de faire revenir les pales devant sans effort, en les mettant en general parallele au vent (mecaniquement ou par asservissement).

enfin voila, reste plus qu'a a en faire une (promis j'essaye bientot), donc si quelqu'un a des idées ou des conseils a me donner, je suis preneur.

merci

[RV-P]

— Bonjour !
— En regardant ce projet ici :
http://www.windstuffnow.com/main/vawt.htm
, et ici :
http://www.windstuffnow.com/main/lenz2_turbine.htm pour les plans, j'ai eu l'idée de l'optimiser, en regardant un simple logo.
— Voici l'éolienne originale :

— Et voici le profil des pales de la version optimisée :

— Le dessin est prévu pour un diamètre hors tout de 90 cm et monté sur des jantes de roues de vélo de 24 " !
— On peut aussi la construire en double étage avec les pales décalées de 60° ! Voici la maquette en papier/carton, avec un moteur pas-à-pas d'imprimante en guise de générateur :

— Remarquez en bas de l'image la courbure des pales !
— @ + !

[dedeleco]

Avez vous des études de l'efficacité des différents types et profils ???
Sinon tout est possible sans savoir, vu la complexité aérodynamique, en cours de rotation.

De simples voiles mobiles paraissent aussi efficaces ???

[RV-P]

— Pas besoin de complications : il suffit de regarder comment le vent (qui a tendance à "coller" sur un profil arrondi) travaille sur une structure.
— Imagine donc le vent venant d'en haut et travaillant sur les pales : la pale haute VA être motrice, sa partie arrondie dévie le vent vers la droite et commence à "tirer" la pale vers la gauche. La pale gauche est en plein effort et la pale droite est encore motrice, vu la déviation du vent par l'arrondi de la pale haute qui frappe sur l'envers de la pale !
— J'ai eu de par mon expérience de l'Armée de l'Air accès à pas mal d'études de l'action du vent sur différents types d'ailes d'avions et même sur des pales de turboréacteurs ! Pourquoi un avion vole-t-il ? Non pas par la surpression sous l'aile, mais par la DÉPRESSION SUR l'aile ! L'avion est donc "aspiré" vers le haut !
— Le logo, c'est celui de la marque "SO-VE-LO" : trois virgules rouge, verte et bleue inscrites dans un cercle blanc !
— Veux-tu vraiment te rendre compte de l'efficacité de la chose ? Fabrique d'abord la maquette !
— @ + !

[RV-P]

— Tiens : voici le schéma augmenté des filets d'air :

— Étudies-le bien !

[dedeleco]

Non pas par la surpression sous l'aile, mais par la DÉPRESSION SUR l'aile ! L'avion est donc "aspiré" vers le haut !

C'est beaucoup plus complexe que cela et on peut se tromper !!!

http://en.wikipedia.org/wiki/Lift_%28force%29

As this happens, the starting vortex is shed into the wake,[67] and is a necessary condition to produce lift on an airfoil

http://www.arvelgentry.com/techs/The%20 ... action.pdf

http://cordier-phychi.toile-libre.org/phy/portee.html

C'est d'abord par les forces d'inertie et turbulences de l'air, avec changement de l'inertie du mouvement de l'air. défléchi vers le bas à la fin, avec une vitesse vers le bas, ce qui donne une force inertielle de portance.
Sans effet d'inertie et tourbillons ( cas de forte viscosité, comme la confiture, à vitesse faible sur petites dimensions, faible nombre de Reynolds, inventé en 1883, crucial pour les avions ) il est impossible de nager et de pousser sur l'air ou l'eau, même avec une hélice !!!!

It is amazing that today, almost 100 years after the first flight of the Wright Flyer, groups of engineers, scientists, pilots, and others can gather together and have a spirited debate on how an airplane wing generates lift. Various explanations are put forth, and the debate centers on which explanation is the most fundamental.

— John D. Anderson, Curator of Aerodynamics at the National Air and Space Museum

Third – and this is the most serious – the common textbook explanation, and the diagrams that accompany it, describe a force on the wing with no net disturbance to the airstream. This constitutes a violation of Newton's third law." Bernoulli and Newton in Fluid Mechanics Norman F. Smith The Physics Teacher November 1972 Volume 10, Issue 8, pp. 451 http://tpt.aapt.org/resource/1/phteah/v10/i8

L'efficacité d'une éolienne ou la puissance obtenue pour un vent donné, dépend de sa forme, de sa vitesse de rotation et est complexe.

On doit alors construire autant de maquettes que de variantes en nombre infini !!!!

Les filets d'air dessinés sont idéalisés, car en réalité il y a plein de tourbillons derrière chaque profil de pales qui se perturbent mutuellement et rendent tout très complexe; en détruisant la portance ( décrochage ) .
De plus ces écoulements changent fortement en fonction de la vitesse de rotation des pales, par rapport au vent, qui doivent avoir une vitesse optimale entre 1/3 (axe vertical à mon avis) de celle du vent à 5 à 6 fois (extrémités des pales fines sur axe horizontal ) suivant la structure de l'éolienne, ce qui fait de grandes différences de puissance obtenue pour le même encombrement.

Avec ces tourbillons, oubliés sur le dessin, la pale du haut coupe le vent et envoie des tourbillons vers celles du bas, surtout à droite, au lieu de gentiment dévier les filets d'air fortement comme dans le dessin, vers la pale de droite, qui ainsi perd pas mal sa portance, décrochée, par les tourbillons qui font fluctuer la direction du vent, surtout à une vitesse non négligeable par rapport à celle du vent ( 1/3 pour avoir de la puissance significative ), et donc cette pale droite remontant contre le vent freine souvent, plus qu'elle ne pousse.

Aussi je suis sceptique.
1/3 de la vitesse du vent correspond à la vitesse optimale de max de puissance, pour une pale comme celle de gauche, poussée par le vent arrière en ligne droite.
Avec portance pour un déplacement en angle avec le vent optimisé, on a bien plus, mais avec les réglages très sensibles aux vitesses et angles de pales, ce qui rend tout très complexe, comme sur bateau à voile, pour chaque angle par rapport au vent, avec en plus les décrochages avec les tourbillons, parfois horribles sur bateau ou planche à voile .

[RV-P]

C'est beaucoup plus complexe que cela et on peut se tromper !!!

— C'est bien pour ça que j'avais réalisé une maquette ! C'est beaucoup moins cher qu'en vraie grandeur et ça permet d'affiner la théorie ! Mais le schéma des filets d'air correspond bien à la réalité , bien que je ne les aie pas tous représentés, mais uniquement ceux à proximité des pales.
— Et l'éolienne originale, avec les pales droites, qu'en penses-tu, si tu as examiné le site de référence ?
— Cherchant les profils de pales d'une éolienne Darrieus, j'étais tombé sur cette photo :

, où on voit un profil d'aile d'avion symétrique car le vent doit aussi bien travailler sur les pales amont que sur des pales aval. On appelle l'éolienne Darrieus "éolienne de traînée" car la puissance n'a rien à voir avec la surface des pales !
— Inconvénient : elle ne démarre pas toujours seule, aussi doit-on parfois la coupler avec une Savonnius pour la démarrer par vent faible.
* J'ai l'article de Wikipédia sous les yeux : ce qui y est écrit, je le connnaissais déjà. *
** À ce que je vois, tu essaies de t'accrocher à des pensées compliquées pour réaliser des choses simples. Je fais exactement le contraire : je m'accroche à des pensées simples pour réaliser des choses compliquées ! **
— @ + !

[dedeleco]

À ce que je vois, tu essaies de t'accrocher à des pensées compliquées pour réaliser des choses simples

eh non, la portance d'une aile, bien comprise, reste simple, (effet d'inertie de l'air dévié ), même si certains compliquent, inévitablement, vu que le moindre écoulement d'air ou de liquide est hyper-complexe (tourbillons), pour les physiciens qui cherchent à comprendre à fond ( plus de140 ans de recherches bien avant Reynolds 1889 ).
Comprendre avec soin, permet d'être simple, au lieu de faire des essais sans cesse en aveugle, de plus, des essais que bien d'autres ont réalisé avant et expliqué dans des articles et publications très nombreux.
Il est donc absurde de réinventer ce que d'autres ont exploré ne souffrant sur des dizaines d'années.

Ce type d'éolienne avec pale, aile ou voile, est du même principe que celui d'un bateau à voile, qui pour chaque orientation par rapport au vent (et même pour la vitesse du vent et ses tourbillons ) a un réglage et une orientation de la voile différent !!!

lire au moins les figures de :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Effort_sur_une_voile

très clair sur ce lien à copier en tenant compte de la vitesse des pales tournant dans le vent, vitesse qui améliore l'efficacité en tournant vite, ce qui change les réglages :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Allure_%28marine%29
Ainsi, on évite le décrochage le plus possible.
http://en.wikipedia.org/wiki/Forces_on_sails
http://en.wikipedia.org/wiki/Points_of_sail

lire aussi :
http://www.amics21.com/laveritat/introd ... rbines.pdf
http://www.amics21.com/laveritat/introd ... olicas.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Vertical-axis_wind_turbine
http://en.wikipedia.org/wiki/Darrieus_wind_turbine
http://www.sciencedirect.com/science/ar ... 2107000111
http://www.osti.gov/energycitations/pro ... id=6548367
etc..
La réalité est complexe à partir des principes simples.

Lire aussi ce que je résume :
http://www.cyberiad.net/library/pdf/we1993_17_2.pdf

Donc ultra simplement, et clairement, on améliore dramatiquement l'efficacité, en orientant les pales automatiquement en fonction de sa position angulaire par rapport au vent, ainsi que le la vitesse des pales par rapport au vent, pour avoir une portance faisant tourner sur le maximum de positions angulaires.
Sinon l'efficacité devient faible pour l'encombrement.

Le profil de l'aile est bien moins essentiel, tant que l'aile est fixe sur son support. C'est proche d'une illusion de peaufiner ce profil, à mon avis.

Sans y parvenir totalement, certains ont proposés des mécanismes de réalisation de cette orientation, parfois très simples, même comme une voile orientée par le vent, qui a mon avis est aussi bien et ultra simple, qu'il est possible d'améliorer, pour mieux profiter de la portance, qui est quasiment gaspillée avec des pales fixes.

Les pales effilées à forte finesse avec portance élevée, ( comme sur la photo ), augmentent l'efficacité, comme sur la photo, en permettant de tourner bien plus vite, surtout si on les orientent au mieux avec de tels mécanismes.

En effet, l'incidence du vent sur les ailes, doit rester limitée pour éviter au max le décrochage sur la plus grande partie de la rotation, décrochage inévitable pour certaines positions.

Sinon ce type d'éolienne donne nettement moins, pour une bonne prise au vent, sans être repliable en cas de tempête.
Je ne fais que répéter ce qui est étudié, mesuré écrit et qu'il ne faut pas ignorer.

[RV-P]

Comme une carène la rugosité joue un rôle sur les performances de la voile. Les petits creux et bosse microscopique ont un effet stabilisateur ou facilite les décrochages de la voile (passage du mode laminaire à turbulent), ils ont aussi une influence sur les pertes par frottement.

Ce domaine fait l'objet de recherche en condition réel (soufflerie), elle est pour l'instant pas encore maîtrisé et donc peu simulé numériquement. Il apparait à grand nombre de reynolds, bien choisie la rugosité permet de prolonger le mode laminaire de quelques degrés d'incidence de plus. Le comportement est bizarre et pour plus d'information voir la référence suivante

— Eh bien, ils n'ont pas vu, ou mal vu, des reportages scientifiques sur l'aile de sauterelle et la peau de requin, qui sont toutes deux rugueuses (et même l'aile de sauterelle est comme une feuille de papier pliée, donc totalement anti-aérodynamique !) ! Dans la nature, on ne voit PAS de surfaces brillantes comme les ailes de planeurs, mais des surfaces rugueuses et justement, les oiseaux, les insectes et les requins battent "à plate couture" en performances les engins humains les mieux pensés ! C'est à tel point qu'ils sont en train de les essayer sur des ailes d'avions, ces surfaces rugueuses !!!

Plus le vent est élevé plus les particules d'air ont tendance à continuer à se déplacer en ligne droite; donc moins elle colle à la voile; donc le passage au mode turbulent est proche. Le nombre de Reynolds est le rapport entre l'effet viscosité et quantité de mouvement du vent. Il caractérise donc le passage du mode laminaire au mode turbulent. Plus le nombre de Reynolds est élevé meilleures sont les performances de la voile

— Hi, hi ! Les oiseaux et les sauterelles s'en fichent royalement de toutes nos considérations humaines, nombre de Reynolds compris, et pourtant, ils volent ! C'est à tel point que les scientifiques sont en train de réviser leur jugement et ils copient sur la nature : surfaces rugueuses, extrémités d'ailes de vautour à plumes séparées... Mais ils n'arrivent pas à se débarrasser des calculs compliqués qui leur gâchent la vie !...
— Un des insectes qui leur "pose une colle" est la libellule ! Ailes membraneuses, donc loin du profil d'ailes d'avion, rugueuses (parcourues par les nervures noires), et quatre ailes battantes ! Mais les performances de cet insecte sont incroyables : vol en avant, en arrière, piqué, vol stationnaire, manœuvres à faire pâlir de jalousie un pilote de haute voltige... !
— Alors, j'ai "un peu" tendance à "balancer tout ça par-dessus bord" et à expérimenter par la pratique ! C'est exactement ce que j'ai fait avec ma maquette ! Et je m'en porte beaucoup mieux en évitant les "prises de tête" (et la sur-consommation de médicaments par-dessus le marché) !
— Essaie : tu verras par toi-même, au lieu de "chipoter" sur les performances de mon éolienne sans avoir réalisé la maquette !