Choix D'un Profil D'aile

[Stephane Roddier]

Bonjour à tous,

 

Je me permets de poster sur ce forum, car je pense que votre passion pour les planeurs peut me donner des pistes à explorer.

 

Je suis prof dans un IUT Génie Industriel et Maintenance, tous les ans nous participons à un concours d'éolienne urbaine (GIMEOLE).

 

Nous travaillons avec les étudiants sur des éoliennes de type darrieus (axe vertical), les profils d'ailes utilisés sur nos prototypes sont pour l'instant des NACA0018 et NACA0024.

 

La taille des éoliennes pour le concours est de faible dimension, 0.8x0.8m. C'est une contrainte forte car à cette taille la vitesse relative des pâles est sensiblement identique à la vitesse de vent. Dans le cas d'une eoliennne darrieus standard la vitesse relative est d'environ 5 à 7 fois la vitesse du vent. Je ne détaillerai pas plus pour l'instant. Tout ça pour dire que dans la littérature on trouve des profils bien adapté à des vitesses de 5 à 7 fois la vitesse du vent.

 

Dans le cas classique d'une darrieus, l'angle d'attaque des pâles varie entre +/- 10°

 

Dans notre contexte du concours, l'angle d'attaque varie entre +/- 45°, d'ou décrochage.

 

Je suis donc à la recherche d'un profil avec un angle d'attaque maxi le plus élevée possible.

 

Merci d'avance pour toute indication.

 

Stéphane

[Matt_LFAS]

Hummm aux vues des dimensions, je pense qu'il faudrait mieux orienter ton choix vers des profils plus typés "modèle-réduit", c'est à dire adaptés aux faibles cordes et aux faibles nombres de Reynolds. La série des profils Eppler est particulièrement bien adaptée, mais peut être limitante en termes de vitesse max. Tout dépend de ce que tu recherches (Portance élevée? Traînée faible? Finesse max? A quelle vitesse?)

 

Les profils retenus pour l'instant (Naca 0018 et 0024) sont des profils symétriques, est-ce une nécessité?

 

Si l'angle d'incidence est effectivement de 45°, tu risques d'avoir besoin de dispositifs aérodynamiques pour limiter au maximum le décollement des filets d'air sur l'extrados (becs, fentes, dispositif de soufflage de la couche limite).

 

Mais je ne suis pas aérodynamicien, tu devrais envoyer un message privé à M.Scherrer (voir dans la liste des membres), le spécialiste aéro du forum ;-)

 

A+

 

Matthieu

Modifié le 11 mars 2014 par Matt_LFAS

[janive]

Bonjour,

 

qui dit fortes incidences nécessite un profil épais à forte courbure.

 

Bon courage dans vos recherches

[Stephane Roddier]

Merci beaucoup pour vos réponses,

 

Le profil symétrique est effectivement une nécéssité car sur un tour complet l'angle d'attaque perçu par le profil va de +45° à - 45°

 

Je vais tenter de regarder les profils à forte courbure et Eppler. Ce qu'on recherche avant tout c'est de repousser ( à cause de nos faibles dimensions) le moment de décrochage.

 

Nous avons été face à une observation assez intéressante. Nous avons fabriqué 4 éoliennes afin de réaliser un plan d'expérience:

NACA0018-5 pâles-corde=20cm

NACA0018-3 pâles-25cm

NACA0024-3 pâles- 20cm

NACA0024-5 pales-25cm

 

Globalement nous avons identifié l'influence du nombre de pâles, du profil, et de la corde sur les performances. Les 4 éoliennes ont sensiblement la même performance max mais pas aux mêmes vitesses de rotation et pas à la même sensibilité.

 

On a pu observé également une amélioration grâce à la vitrification de la surface et ponçage (+15% environ)

 

Lors d'un test récent une de nos éoliennes, vitrifié mais pas encore poncé s'est averé beaucoup plus performante que toutes les autres +20%, notre championne vient malheureusement de retourner dans le rang et produit de nouveau autant que les autres...

 

On a peut être été témoin sans le vouloir de l'intérêt des turbulateurs, qui semble repousser le décrochage.

 

Les "dispositifs aérodynamiques pour limiter au maximum le décollement des filets d'air

sur l'extrados (becs, fentes, dispositif de soufflage de la couche

limite)" semble être une bonne piste d'amélioration. Avez vous des resources intéressantes sur le sujet, je m'empresse également de demander à G***gle.

 

Encore merci

 

Ps: une video de démo

Modifié le 12 mars 2014 par Stephane Roddier

[Robert Ehrlich]

Les becs, fentes ou autres limiteurs de décollement d'extrados me semblent difficiles à adapter puisque l'extrados change de coté à chaque demi-tour. Ne pourrait-on pas utiliser des pales articulées autour d'un axe parallèle au bord d'attaque situé en avant du centre de poussée, avec butées et/ou rappel élastique, ce qui ferait diminuer automatiquement l'angle d'attaque lorsque la pale s'oriente sous l'effet de la portance ?

Au passage "angle d'attaque" est le terme usuellement employé en langue anglaise, le français préfère "incidence", terme qui est malheureusement pour nous employé en langue anglaise dans un sens complètement différent, c'est celui que nous donnons en français au mot "calage".

Modifié le 15 mars 2014 par Robert Ehrlich

[Stephane Roddier]

Merci pour la réponse,

 

Oui certain se sont essayé, à réaliser un calage avec pales articulées, comme ce qu'on peut observer sur les hélicopters.

 

Ca serait intéressant mais le niveau de réalisation doit être très abouti, difficile à envisager pour des projets étudiants, de plus le concours impose (pour des raisons de soufflerie) des dimensions très restreinte.

 

Ceci induit une surface balayé de seulement 0.64m², du coup les puissances disponibles sont très faible, et le moindre système de came etc... viendrait manger les watts produit. Si l'eolienne faisait 2mx2m cela deviendrait envisageable, mais l'angle d' incidence (merci pour la précision) serait du coup de +/-10° et du coup un système de cames etc devient inutile.

 

De plus malgrès nos fortes variation d'angle d'incidence on arrive tout de même avec un niveau de finition "étudiant" à des rendements de 30-35%, ce qui est déjà très honorable pour de l'axe vertical.

 

Matthieu Scherrer nous à fait l'immense plaisir de nous concocter un profil dédié, nous mettons les bouchés double pour réaliser notre premier prototype MS-Dionysienne pour le concours qui est dans 12 jours... (ce qui nous fera quand même 6 éoliennes dionysienne cette année, notre stand va être bien fourni)

 

Stéphane

[Robert Ehrlich]

Je ne pensais pas à un système de came ou tout autre système cinématique mais une simple articulation permettant à la pale de s'effacer sous l'effet de la portance. Une réalisation dans le genre d'une voile de voilier fait aussi l'affaire et permet de surcroit d'avoir un profil dissymétrique qui s'inverse tout seul au bon moment. De surcroit ce serait un profil creux qui décroche pour une incidence plus grande.

[Stephane Roddier]

Oui ça peux être une idée intéressante, mais les forces centrifuges me semblent trop grande pour une simple articulation. On tourne entre 200-600tr/min

[Robert Ehrlich]

Pour régler le problème de la force centrifuge, il suffit d'équilibre la pale autour de l'axe de pivotement par adjonction de masses d'équilibrage. C'est d'ailleurs ce qu'on fait pour les gouvernes d'avions et de planeurs.

Ceci dit la vitese de rotation pose un autre problème : est-ce que compte tenu de son inertie, la pale va obéir à la sollicitation suffisamment rapidement pour ne pas être en déphasage trop important par rapport à ce que serait l'idéal, ce qui ferait plus de mal que de bien.

Modifié le 16 mars 2014 par Robert Ehrlich

[Stephane Roddier]

Je garde l'idée dans un coin de la tête...

[Stephane Roddier]

Petit post pour conclure!

 

Grâce à votre aide et à l'incroyable expertise de Monsieur Matthieu Scherrer, nous venons de gagner le concours!!

 

Pour ceux que ça intéresserai voici deux vidéo:

L'essai victorieux:

La vidéo des étudiants pour présenter l'éolienne:

 

Stéphane