Concentrateur de vent à diodes ...

[FALCON_12]

Bonjour,

J'ai découvert récemment ce concept de "concentrateur de vent" pensé par un ascendant de Charles Darwin : Erasmus Darwin. Il s'agit d'une tour percée de trous permettant au vent de rentrer mais pas d'en sortir (clapets anti-retour). A l'intérieur une éolienne que le vent concentré fait tourner. Je crois savoir que la puissance produite par une éolienne augmente avec le cube de la vitesse du vent et l'idée est donc peut-être intéressante ! Cela dit ma spécialité n'est pas la mécanique des fluides et j'aimerais avoir l'avis de gens avertis sur ce concentrateur de vent qui ressemble à un pont de Graetz (redressement à diode ) !

Une vidéo montre une réalisation miniature ici :

Et une plus grande ici :

Peut-être que quelqu'un a déjà essayé un tel système grandeur nature ou a envie de le faire, je serai très curieux de savoir si ça peut vraiment fonctionner !

Bonnes fêtes à tous et toutes !

[FALCON_12]

Question subsidaire : quelqu'un connait-il un logiciel capable de simuler (facilement ...) un tel système ? (j'ai solidwork et je me demande si la simulation Flow peut faire ça moyennant quelques heures d'acquisition du fonctionnement ... )

[izentrop]

Le baratin ne suffit pas, il faut une démonstration avec des mesures réelles.
Désolé mais c'est juste du vent.

[FALCON_12]

Le baratin ne suffit pas, il faut une démonstration avec des mesures réelles.
Désolé mais c'est juste du vent.

Le "c'est du vent" izentrop ! c'est en effet du vent ! ;)

Trêve de plaisanteries d'après ce que j'ai compris ce monsieur va faire un essai, je rapporterai les résultats ici si cela se fait.

[Remundo]

la puissance produite par une éolienne augmente avec le cube de la vitesse du vent et l'idée est donc peut-être intéressante ! Cela dit ma spécialité n'est pas la mécanique des fluides et j'aimerais avoir l'avis de gens avertis sur ce concentrateur de vent qui ressemble à un pont de Graetz (redressement à diode ) !

C'est vrai, la puissance cinétique incidente du vent vaut 1/2 ro S v^3

où S est la section où s'écoule le vent à la vitesse v.
ro est la masse volumique.

Cela dit, canaliser le vent dans un carénage diminuant sa section n'augmente pas la puissance. En écoulement stationnaire, le produit ro x S x v est constante, ainsi que la quantité de Bernoulli P / ro + v²/2

En réalité canaliser le vent est souvent une mauvaise idée. Cela génère beaucoup de turbulences aérodynamiques et les pertes sont grandes. Cela alourdit également la masse d'une éolienne et les contraintes mécaniques sur le mât porteur.

Les histoires de clapets qui s'ouvrent et se ferment ; c'est pas bon aérodynamiquement.

[FALCON_12]

C'est vrai, la puissance cinétique incidente du vent vaut 1/2 ro S v^3

où S est la section où s'écoule le vent à la vitesse v.
ro est la masse volumique.

Cela dit, canaliser le vent dans un carénage diminuant sa section n'augmente pas la puissance.

Si canaliser le vent augmente V et que P est proportionnel à V^3 pourquoi P n'augmente pas ?

[Remundo]

v n'est pas le seul critère, la section varie pour faire augmenter v, ainsi que la pression et la masse volumique.

Tu as 3 équations de conservation

1) L'équation de Bernoulli du fluide parfait traduit le fait que l'énergie d'une particule de fluide se conserve.
P + ro v²/2 = cte1.

2) la conservation du débit massique
ro x S x v = cte2

3) la conservation de la puissance sur l'axe d'écoulement entre 2 sections 1 et 2
1/2 ro1 S1 v1^3 = 1/2 ro2 S2 v2^3 = cte3

et encore ça c'est dans l'hypothèse d'un fluide parfait.

En pratique des turbulences et de la viscosité vont dégrader une partie de la puissance cinétique en chaleur.

Plus tu cherches à "manipuler" le flux, plus la puissance extractible baisse.

Tous les essais d'éoliennes à carénage n'ont pas été concluants.

Si tu connais un peu les turbines hydrauliques, le fait de rétrécir la section d'un tuyau n'augmente pas la puissance hydraulique extractible. Et rétrécir le tuyau induit des pertes de charges à cause de la viscosité.

[SebastienL]

C'est vrai, la puissance cinétique incidente du vent vaut 1/2 ro S v^3

où S est la section où s'écoule le vent à la vitesse v.
ro est la masse volumique.

Cela dit, canaliser le vent dans un carénage diminuant sa section n'augmente pas la puissance.

Si canaliser le vent augmente V et que P est proportionnel à V^3 pourquoi P n'augmente pas ?

Eh non, pour acceler le vent qui a une masse il faut une pression supplementaire, pression qui sera superieure à celle qui entoure la tour à clapet, le vent va juste la contourner cf limite de beltz

[FALCON_12]

C'est vrai, la puissance cinétique incidente du vent vaut 1/2 ro S v^3

où S est la section où s'écoule le vent à la vitesse v.
ro est la masse volumique.

Cela dit, canaliser le vent dans un carénage diminuant sa section n'augmente pas la puissance.

Si canaliser le vent augmente V et que P est proportionnel à V^3 pourquoi P n'augmente pas ?

Eh non, pour acceler le vent qui a une masse il faut une pression supplementaire, pression qui sera superieure à celle qui entoure la tour à clapet, le vent va juste la contourner cf limite de beltz

Hummm .... imaginons que cette tour soit à section carrée et que le vent la rencontre perpendiculairement à une de ses faces latérales. Imaginons aussi qu'elle est 5 fois plus haute que large. Derrière la face impactée, sur la face symétrique, se crée une dépression due au décollement de la lame d'air (la section carrée interdit l'écoulement laminaire). On peut suivre cette colonne de dépression jusqu'au sommet de la tour et arriver jusqu'à la sortie de la tour, tout en haut. Là l'air sort et peut rejoindre la colonne de dépression en revenant vers le bas. Il s'établit donc peut-être un flux qui entre par les clapet, remonte à l'intérieur de la tour et rejoint le colonne de dépression pour revenir à l'égalité des pressions et des vitesses au loin.

Dans ce schéma la tour à créé un décolement donc une dépression qui est compensée par l'air qu'elle absorde et rejette à son sommet. Il y aurait donc un flux dont la vitesse augmente avec le rapport Sout/Sin (Sin : surface d'élèvation de la tour, Sout : surface latérale d'un profil de la tour). Dans cette hypotèse il est peut-être contre-productif d'augmenter les facette de son polygone de section car plus elle est circulaire moins l'effet est grand, plus l'air la contourne sans grand décollement.

Bon cela dit, une bonne simulation n'est pas de refus !

[FALCON_12]

v n'est pas le seul critère, la section varie pour faire augmenter v, ainsi que la pression et la masse volumique.

Tous les essais d'éoliennes à carénage n'ont pas été concluants.

- Veux-tu dire, avec ces équations, qu'il a été formellement démontré que la concentration de flux ne pouvait pas conduire à une augmentation de la puissance extraite et que conformément à cela tout ceux qui s'y sont essayé ont perdu ? (et que donc aucun essai de concentration de vent n'a jamais été concluant).

- Ou bien laisses-tu à certains effets de bord la possibilité d'infirmer cela et admets-tu qu'il existe des situations où un gain de puissance, même faible, a été observé ? https://wind-energy.ucoz.com/