Forum de la petite hydroélectricité

bonjour à tous
a jpdesm
En fait, j’avais fait ce fichier il y a un an, ou je travaillais beaucoup sur Heliciel pour essayer de faire une pale très propre (prise en compte des théories de betz et foudre).
(Il faut bien passé le temps en attendant les réponses de la DDT, le notaire, L’ademe, les resultats des études technico economiques, patati patata.)
Ce fichier n’avait pas pour but de faire une pale mais de pouvoir entrer les bonnes données dans Heliciel afin que heliciel me fasse une bonne pale.
En effet, pour adapter son outil à l’hydro, l’auteur d’heliciel avait rajouté une donnée vitesse tangentiel en rad/s au flux axiale. De type Vt(r)=rw. (Ce qui ne correspond pas à la réalité vous en conviendrez).
Dans l'ouvrage incontournable de M.Degourieres, à acheter absolument si vous voulez comprendre rapidement quelque chose aux microcentrales, disponible directement chez l'auteur( adresse sur le site) ou chez eyrolles. rare ouvrage existant encore à la vente oou il suffit d'avoir une carte bleu... (profitez en..., certains savent pourquoi...)
extrait chapitre turbines hélices
(Modif de Admin : j'ai enlevé cet extrait, le livre est sous copyright, et en vente : voir coordonnées de l'auteur ici : http://dbhsarl.eu/forum/viewtopic.php?f=5&t=81 )

Les calculs vectoriels à 1 dimension de M.Degourieres permettaient de tracer rapidement l’évolution de la vitesse tangentielle du moyeu au bout de pale de façon correct, (exercice qui est très bien adapté à tes élèves par ailleurs)
ce qui se vérifie d’ailleurs avec les résultats ci -dessous
source site de la VLH, Qui donne de façon simplifié plutot une courbe de Type Vt(r)= -rw +cte
(qui n’était pas paramétrable dans heliciel, exit heliciel, sauf pour un système contrarotatif, on s'affranchit du calcul du flux tangentiel et du distruibuteur tout court)
Pour le doublon de la V1, en effet, tu peux le supprimer, je l’avais utilisé au début pensant sortir la courbe V en fonction de r, puis finalement, j’ai fais à l’économie, calcul de deux points et interpolation linéaire. (et garder le fichier au chaud au cas où Heliciel évoluerait).
Bien noté pour la trigo sous excel. en fait , au moment de la création de ce fichier, c’était la deuxième fois que j’utilisais excel , (une première fois pour faire de l’algebre de boole)
J’aimerais bien être proche de Grenoble pour suivre tes cours pour me perfectionner. Rien à dire, ton fichier sur la turbine Burdin est sympa.
Il faut poursuivre mon fichier pour finir le processus de calcul pour obtenir la pale.
Couper la pale en 5 tronçons par exemple, determiner le vecteur W moyenne algebrique ( norme et angle surtout qui termine L’angle d’incidence i du profil ) de W01 et W02 pour chaque tronçon.
Cela est quasiment fait pour les points moyeu et bout de pale, ( il en reste 3 à faire).
Ensuite il reste, la largeur de la pale en fonction du rayon, si tu fais quelque chose de linéaire, tu seras pas mal (photo turbine jet ski plus haut !!!) avec légère diminution près des bords si veux prendre en compte l’effet de la couche limite sur les bords ( simulationVLH), moyeu et manteau de roue.
Ensuite, quand tu as finis le fichier, tu me le renvoies et je te prépare le modele 3D qui se pilote tout seul par le fichier excel.
Le mieux serait de compléter le fichier de db (etude du flux, des dimensions du distributeur en fonction de la turbine recherché, ns,debit,chute, ) par le mien complété, ( dimensionnement de la pale)

C’est pas beau la technologie, plus besoin de d’être un as de dessin en géometrie descriptive, cela se dessine tout seul.
D’ailleurs, il ne doit pas en rester beaucoup en France des gas qui peuvent reprendre les méthodes de dimensionnent graphique des roues que l’on trouve dans le lucien vivier ou le tenot sachant que la « descro » n’est plus enseigné à ce niveau là depuis au moins trente ans. Et que les méthodes de fabrications par modèles en bois ont quasiment disparu….


Enfin une question de fond : l'hypothèse "vitesse tangentielle inversement proportionnelle au rayon", qui peut se déduire de la conservation du moment cinétique et de l'énergie pour des particules élémentaires, n'est elle pas une simplification un peu abusive pour un fluide visqueux, soit de l'H2O bien réelle ?

l'auteur ecrit "conservation du travail entre M0 etM1" ce qui finalement n'est pas si mal au vue de la simumlation de INPG et va très bien dans le cadre du cahier des charges imposés par DB en début de post.
de toute façon il ne faut pas rever, si on suit la fab d'une pale tiptop comme dans le Vivier ou le Tenot, atelier des charmilles, alsthom, c'est au mieux 85-90% de rendement et des centaines voir milliers d'heures de dévelopemement.
donc là, si on à 70% en bricolant, cela serait vraiment bien.

Ps: je persiste à penser que la solution hélice de bateau passé au tour et monté en contrarotative avec un diff sortie d'une casse peut bien répondre au cahier des charges de DB, d'autant plus que l'on se débarasse du distibuteur et du vannage cylindrique.

@JPDESM
appelle moi quand tu vas à l'Onéra voir ton arpette.
On discute de cela autour d'une bière pour un projet univesitaire d'arpetes futur.
sur ce, le temps d'ecrire un message comme cela , je l'aurais fini depuis longtemps le fichier complet.
a suivre un post sur la turbine tourbilon, (dite à vortex) et un fichierexcel pour dimensionner une turbine américaine.

Réflexion faite. Turbine helice de bateau du commerce passe au tour (sans diferentiel ) mais deux gene asynchrone verticale dont une avec un arbre creux... Moins cher . Plus simple et mieux c est dificile :?

djan a écrit : En effet, pour adapter son outil à l’hydro, l’auteur d’heliciel avait rajouté une donnée vitesse tangentiel en rad/s au flux axiale. De type Vt(r)=rw. (Ce qui ne correspond pas à la réalité vous en conviendrez).

Disons que si on est au bout de quelques mètres de conduite et que les vitesses ont eu le temps de se rendre homogènes du fait de la viscosité (avec la perte d'énergie qui s'ensuit) l'hypothèse doit être bonne. Mais dans le schéma de DB-) comme dans toute turbine qui se respecte on est près du distributeur, donc loi Vt = k / r plus proche de la réalité.

djan a écrit : J’aimerais bien être proche de Grenoble pour suivre tes cours pour me perfectionner. Rien à dire, ton fichier sur la turbine Burdin est sympa.

Je maitrise plus Excel que l'hydraulique, mais je travaille pour essayer d'être moins hydro-ignare.

djan a écrit : determiner le vecteur W moyenne algebrique ( norme et angle surtout qui termine L’angle d’incidence i du profil ) de W01 et W02 pour chaque tronçon.

Tant qu'à faire, mieux vaut faire des moyennes algébriques sur la composante tangentielle, puis passer par l'arc-tangente, ce qui fait que l'angle ne sera pas en progression arithmétique : voir la courbe linéaire de Desgourières.

djan a écrit : avec légère diminution près des bords si veux prendre en compte l’effet de la couche limite sur les bords ( simulationVLH), moyeu et manteau de roue.

Ce n'est pas une obligation dans une hélice carénée. Mais sur une hélice non carénée, ou encore une aile d'avion, la diminution de la corde vers l'extrémité évite une perte d'énergie par tourbillon d'extrémité. On a dit que c'est ça qui a fait la supériorité des Spitfire sur les Me 109 pendant la seconde guerre mondiale. J'ai encore en tête la lecture du "Grand Cirque" de Closterman lorsque j'avais dix ans : j'ai du le lire trois fois, à l'époque je me voyais pilote de chasse !

djan a écrit : Ensuite, quand tu as finis le fichier, tu me le renvoies et je te prépare le modele 3D qui se pilote tout seul par le fichier excel.

Ca y est, je me suis fait embaucher... comme quoi on parle toujours trop. OK je vais tacher de remettre au propre ton fichier. Mais il y a encore des questions à résoudre pour calculer la pale : avoir le vecteur w théorique le long de la pale ne suffit pas. Il faut choisir des profils Naca, leur donner un angle d'incidence (il est d'ailleurs de signe opposé à celui qu'on prend pour une hélice propulsive de bateau), puis choisir quel point de corde on aligne radialement.

djan a écrit : C’est pas beau la technologie, plus besoin de d’être un as de dessin en géometrie descriptive, cela se dessine tout seul.
D’ailleurs, il ne doit pas en rester beaucoup en France des gas qui peuvent reprendre les méthodes de dimensionnent graphique des roues que l’on trouve dans le lucien vivier ou le tenot sachant que la « descro » n’est plus enseigné à ce niveau là depuis au moins trente ans. Et que les méthodes de fabrications par modèles en bois ont quasiment disparu….

Ca aide d'avoir fait de la descro. Quand je vois des jeunes sécher sur les esquisses géométriques 2D et les contraintes d'entités avec des logiciels comme SW, je me dis qu'il leur manque quelque chose. Mais je me souviens que les cours et les épreuves de descro partageaient la classe en deux : les pro et les anti. Cerveau gauche contre cerveau droit...

djan a écrit : si on à 70% en bricolant, cela serait vraiment bien.

Je vois pas pourquoi on pourrait pas s'approcher à 5% près de ce qui fait tip-top sur les grosses machines, donc par exemple au dessus de 85%. Par contre l'hélice de bateau, oui certainement moins de 70%.

djan a écrit : Ps: je persiste à penser que la solution hélice de bateau passé au tour et monté en contrarotative avec un diff sortie d'une casse peut bien répondre au cahier des charges de DB, d'autant plus que l'on se débarasse du distibuteur et du vannage cylindrique.

Oui mais avec un double arbre contrarotatif qui est en final plus difficile à réaliser qu'un arbre creux de Kaplan pour régler des pales.
Je te préviens lorsque je monte en Maurienne, sans doute fin mai.

@djan
Ton fichier un peu retravaillé pour la lisibilité : nommage des cellules, commentaires sur les cellules, unités...
Je ne vois toujours pas à quoi servent les angles alpha1 et beta1.
Pour les graphiques, je te conseille de prendre le type "nuage de points" ce qui te permet de mettre le rayon sur l'axe des x.
Tu as des références sur le choix d'un profil Naca et sur l'angle d'incidence à lui donner ?

Je t envoi Tout des que je rentre et que j'ai un ordi. Dans le vivier il y'a de quoi t occuper déjà en naca. il faut combiner ce fichier avec celui de dB.a plus

Bonjour,

@djan : il faudrait vérifier que l'auteur autorise bien la mise en ligne de l'extrait http://dbhsarl.eu/forum/download/file.php?id=2703 de son livre !

Admin

Bonjour a vous. il faut enlever cet extrait du site. Le livre existe encore l à la vente. Ceux interesse n ont qu à l acheter. D autre part jpdesm je pense qu il faut faire ce projet en deux temps. Premier temps proposer une méthode simple pour faire une pâle en tôle plie. ( je suis entrain de finir le develope de la tôle avec dimension angle de pliage etc. Pour la pâle en profil d aile. Il faut un outil de production plus consistant. Cela vaut le coup de reprendre une conception globale du tenot ou autre et de faire cela très proprement.

Bonjour
Ca m'intéresse de comparer. On peut se mettre d'accord sur un cahier des charges pour cette hélice ?

C'est la lutte sous SW pour tracer un profil Naca en coupe cylindrique!!!

il y a la fontion "enroulement" qui a l'air de bien fonctionner. ( pour passer du naca coupe plane à la cylindrique)
puis conversion de la courbe en esquisse 3d puis lissage des différents profil.

ce qui serait bien par contre , c'est d'integrer dans SW des profils naca sous forme de blok autocad. ou equivalent.
c'est facile a étirer hauteur/largeur proportions constantes.
si quelqu'un a une petite bibiothèque de profil en format autocad. je suis preneur.

pour la pale en tole plié, cela arrive, patiente.

Bonjour,

J'ai réalisé, il y a longtemps, avec les moyens du bord - je n'ai pas d'atelier de mécanique - une petite turbine hélice :

Projet : Chute brute : 1,25 m - 340 t/mn - 4 kW - Ø 454 mm - ± 420 l/sec.
J'avais auparavant réalisé un essai avec un prototype :
Le calcul des différents angles avait été fait à l'époque en "Basic" : inclinaison des directrices, angles d'entrée et de sortie de la pale (à l'extérieur de la roue, au centre et près du moyeu) en utilisant le triangle des vitesses et en se fixant un ns de 700.

Difficultés ou erreurs de conception :

Le diamètre du moyeu (Ø 151 mm) était bien trop faible. Ambitieux, les pales avaient été réalisées en inox 4 mm, trop épaisses compte tenu de la faible hauteur de chute. Impossible d'obtenir un profil correct près du moyeu. Le gabarit, en aluminium 1 mm, n'avait présenté aucun difficulté à être mis en forme. C'était un autre problème avec l'inox.

J'avais prévu 8 directrices fixes. Bien trop nombreuses. En ai supprimé très rapidement la moitié.

Être rigoureux dans la conception du palier immergé. Prévoir une double étanchéité avec une chambre à huile intermédiaire.

J'avais parlé de la turbine à un client et ami, Michel Pluviose, alors enseignant au CNAM, auteur de plusieurs ouvrages de haut niveau sur la mécanique des fluides et travaillant à l'époque sur l'amélioration du rendement des ventilateurs et souffleries.

En effet la puissance théorique prévue n'était pas au rendez-vous.

Lui ayant montré la roue, s'il n'avait fait aucune objection sur l'utilisation d'un profil plat, le mauvais rendement provenait essentiellement d'une mauvaise mise en forme de la tôle près du moyeu, créant des turbulences extrêmement nuisibles.

Autre précaution, prévoir une trappe facile d'accès à la roue et aux directrices. En effet, sur des turbine de petit diamètre, si la grille de filtrage n'est pas assez serrée, des feuilles peuvent se déposer sur l'hélice et les directrices. Si sur la roue, un arrêt rapide les fait partir, il n'en n'est pas de même sur les directrices et, si elles sont trop resserrés, les feuilles et herbes finissent par diminuer la section de passage, donc le débit turbiné.

Alors, Messieurs les Bricoleurs, bon courage. Fabriquer une turbine est passionnant.