de la vitesse de l'écoulement engendré par la souerie sont importantes et dicilement évaluables. Néanmoins, les deux prols de pales ont été testés dans les mêmes conditions. On peut voir, qu'aussi bien en terme de couple qu'en terme de puissance, le prol NACA0018 a donné de bien meilleures performances que le prol NACA0012. Alors que le dimensionnement pré-voyait un CP maximum pour λ= 2, on se rend compte que cette valeur est plus proche de la valeur maximale du ratio de vitesses en bout de palesλmax qui est de 1,8 pour le prol NACA0012 et de 1,9 pour le prol NACA0018.
Le coecient de couple maximum CM max est inférieur à 0,01 pour le prol NACA0012, ce qui est très faible, celui obtenu avec le prol NACA0018 est d'environ 0,05, ce qui est une valeur bien plus acceptable. Le coecient de puissance maximum Cp−max est de 0,014 pour le prol NACA0012, ce qui est à nouveau très faible. Celui obtenu avec le prol NACA0018 est de 0,07 pourλ = 1,5, une valeur bien meilleure que pour le prol NACA0012, mais beaucoup plus faible que ce qui a été rencontré dans la littérature.
La principale hypothèse faite pour expliquer ces faibles valeurs est que les pertes en bout de pales sont importantes face à la faible hauteur de la pale. En comparaison, la même éolienne avec des pales plus hautes aurait les mêmes pertes en bout de pales, mais celles-ci seraient plus faibles relativement à une énergie totale captée plus importante du fait de la surface de captation plus grande. C'est ce que nous souhaitons vérier en réalisant une éolienne à échelle 1.
6.5 Prototype à l'échelle 1
6.5.1 Géométrie
La géométrie de l'éolienne à échelle 1 et à prol NACA0018, a la même base que celle décrite en 6.4.1. De nombreuses pièces sont restées inchangées : les roulements, leurs supports, les tiges supports de pales. L'axe a été allongé.
Le véritable changement vient des pales réalisées en balsa et dont la hauteur Hfait70cm. Leur xation ne se fait plus en bout de pale via une pièce inter-médiaire, mais directement sur la tige à une distanceH/4de leur extrémité.
Elles ont été réalisées à partir de planches de balsa aux extrémités desquelles ont été xés des gabarits métalliques à la forme du prol NACA0018 de corde c= 7,6cm. Elles ont été poncées sur une plaque recouverte de papier abrasif jusqu'à ce que celui-ci atteigne les gabarits, permettant ainsi d'obtenir, des pales droites prolées d'une grande longueur (gure 6.7). Les pales ont été pesées et équilibrées.
CHAPITRE 6. ÉOLIENNE 6.5. PROTOTYPE À L'ÉCHELLE 1
Figure 6.6 Coecients de couple et de puissance de l'éolienne à échelle 1/4 pour les prols NACA0012 et NACA0018
6.5. PROTOTYPE À L'ÉCHELLE 1 CHAPITRE 6. ÉOLIENNE
Figure 6.7 Pales en balsa, prol NACA0018
Figure 6.8 Éolienne à échelle 1
CHAPITRE 6. ÉOLIENNE 6.5. PROTOTYPE À L'ÉCHELLE 1
6.5.2 Protocole expérimental
L'éolienne à échelle 1 a été testée dans la souerie disponible au siège de la société VTI Aéraulique à Frontignan (gure 6.9). La souerie est à circuit ouvert et le ux d'air est aspiré. Elle est composée d'une veine d'essais constituée d'une structure métallique recouverte de plaques en bois dont les dimensions sont données sur la gure 6.10, ainsi que d'un ventilateur axial animé par un moteur Leroy NA160M1. Au niveau de la jonction entre la veine d'essais et le ventilateur, on trouve une grille de 12 cm de côtés. Au centre, le ux d'air possède une vitesse de 4 m.s−1.
(a) Vue 1. (b) Vue 2.
Figure 6.9 Souerie disponible au siège de la société VTI Aéraulique.
La mesure de la vitesse de rotation est faite avec le tachymètre présenté en 5.4.4.
La méthode de mesure du couple utilisée est la même que celle présentée en 6.4.2. La balance à ressort a été remplacée par une balance à plateau d'une précision de ±10g sur laquelle repose une masse de 370 g, supérieure à celle pendue à l'autre extrémité de la corde (qui va de 50 à 200 g). Le principe reste le même, c'est la diérence de masse qui permet de déterminer le couple.
L'éolienne est lancée à la main. Contrairement au modèle 1/4, l'éolienne de taille réelle ne démarre pas seule.
6.5.3 Résultats
Les relevés eectués sont visibles en bleu sur la gure 6.11. Ils sont com-parés aux résultats obtenus avec le modèle réduit et le prol NACA0018 (en rouge). On voit que l'on retrouve un comportement dans le prolongement des résultats trouvés avec le prototype à échelle 1/4. Lors des essais, les me-sures à plus faibles λ étaient totalement inaccessibles : au-delà d'une charge
6.6. CONCLUSIONS CHAPITRE 6. ÉOLIENNE
140 cm
85 cm
240 cm
200 cm
(a) Vue schématique du dessus de la veine.
(b) Vue schématique de face de la veine.
Figure 6.10 Vues schématiques de la veine.
correspondant à CP = 0,05, le rotor ralentissait, vibrait, puis s'arrêtait. Di-verses tentatives visant à rigidier l'ensemble ont été faites sans succès. Les tiges supports de pales en aluminium ainsi que les pales, en balsa, sont des éléments fragiles qui ont été abîmés au gré des manipulations et le prototype s'est rapidement retrouvé hors d'usage.
6.6 Conclusions
Nous avons fait le choix de travailler avec une éolienne Darrieus. Nous l'avons dimensionnée et avons testé deux prols de pales : NACA0012 et NACA0018. Des essais préliminaires ont été faits sur une éolienne à échelle 1/4. Ils ont permis d'éliminer les pales NACA0012 dont les performances étaient limitées. Les mesures ont montré que l'éolienne 1/4 à pales NACA0018 possède unCP maximum de 0,07 pour un ratio des vitesses en bout de pale de 1,5. Ces valeurs sont assez faibles, mais cela est raisonnable pour une éolienne de taille réduite tournant à faibles λ. Nous avons ensuite construit une éolienne de taille réelle à partir des composants de l'éolienne de taille réduite. Les pales ont été faites manuellement dans du balsa. Les résultats du modèle réduit et de l'éolienne à l'échelle 1 semblent correspondre. Les mesures n'ont pas pu être faites pour desλ inférieurs à 1,7 pour l'éolienne à
CHAPITRE 6. ÉOLIENNE 6.6. CONCLUSIONS
Figure 6.11 Coecients de couple et de puissance de l'éolienne réduite (R) à échelle 1/4 et à échelle 1 (1) avec le prol NACA0018
6.6. CONCLUSIONS CHAPITRE 6. ÉOLIENNE échelle 1 à cause de problèmes de vibrations et de fragilité du prototype. Dans le chapitre suivant, la construction d'une nouvelle éolienne sera présentée.
Elle sera testée directement couplée à un moteur et un ventilateur an de vérier le comportement de l'ensemble.
Chapitre 7
Extracteur d'air complet : moteur, éolienne, ventilateur
Nous allons, dans ce chapitre, présenter la réalisation et le test du couplage entre un moteur, un ventilateur et une éolienne. Le but est de savoir à partir de quelle valeur de ratio des vitesses en bout de pale l'éolienne fournit de l'énergie au moteur, si cet apport d'énergie est intéressant et s'il est nécessaire de découpler l'éolienne du système à partir de certaines vitesses de rotation.
En plus des habituelles recherches bibliographiques, une étude d'antériorité a été menée par un cabinet d'expertise en propriété industrielle. Il ne semble pas y avoir de brevet ou de publication sur ce type d'assemblage.