| Titre : | De la conception à la réalisation de pale éolienne en matériaux composites |
| Auteurs : | Mohamed Debbache, Auteur ; Noureddine Moummi, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2012 |
| Format : | 139p / 30cm |
| Accompagnement : | CD |
| Langues: | Français |
| Langues originales: | Français |
| Mots-clés: | palالعنفة الرياحية ٬محرك ريحي٬ الديناميكا الهوائية٬ التصميم بواسطة الحاسب٬ المواد المركبة ٬ا.لقولبة e éolienne,aéromoteur,aérodynamique,CAO,matériaux composites,moulage. wind blade,wind motor,aerodynamics,CAD,composits,molding. |
| Résumé : |
الأيرإن العنفات الرياحية العنصر الأهم والضروري في تر بينات الرياح التي يرتبط أداءها على الخصائص القياسية أي المعاملاتودينامكية٬ هذا العمل عبارة عن مساهمة في تطوير المعادلات اللازمة لتحديد هذه المعاملات٬ وذلك بدراسة حالة مبسطة التي نفترض فيها عمل الجهاز بدون ضياعات والتي ستكون مرجع في كل الحسابات وبعدها دراسة عمل الجهاز مع وجود ضياعات بنوعيها المحورية والمحورية والمماسية معا ٬ في كل حالة المعاملات الخاصة بالعنفة تحدد من خلال إنشاء برنامج حساب كمبيوتري. بعد تحديد هذه المعاملات ننتقل لإنشاء العنفة بواسطة أداة التصميم الحاسوبي مع التعديلات المناسبة والحلول اللازمة لذلك وننهي العمل بالتفكير في طريقة تصميم قالب للحصول على عنفة رياحية حسب التصميم المدروس. L’élément essentielle pour une éolienne est la pale, le rendement de la machine dépend définitivement de sa performance c.-à-d. De ces paramètres aérodynamiques. Ce travail est une contribution importante dans le développement des équations nécessaires pour l’obtention de ces paramètres. Le calcul suit une démarche dans laquelle le cas simplifié qui suppose une machine sans perte est pris comme état initiale et de référence, ensuite, deux cas de perte sont établis, le cas de perte axiale et le cas de perte axiale et radiale. Pour chaque cas les paramètres de la pale sont déterminés par l’établissement d’un programme de calcul. L’effort suivant est l’utilisation de l’outil de la CAO pour passer des paramètres aérodynamiques trouvés pour la construction de la pale proprement dite avec les ajustements et les solutions nécessaires. Le travail est clôturé par une réflexion sur une démarche et une méthode de conception de moule permettant la réalisation de la pale conçue. The blade is the essential element in the wind turbine, the performance of the machine depends on its aerodynamic parameters. This work is a contribution in the development of the equations necessary to obtain these parameters. The calculation follows a process in which the simplified case that assumes a machine with no loss is taken as the initial reference state, then, two cases of loss models are established; first the axial loss, and the axial and radial loss second. In each case the parameters of the blade are determine by the establishment of a numerical program. The next effort is the use of the CAD tool to spend the calculated aerodynamic parameters to the construction of the blade with the proper adjustments and to give necessary solutions. The work is concluded with a reflection in order to propose a process and a method for mold design for the realization of the designed blade. |
| Sommaire : |
Table de matière Remerciements et Dédicace . Table de matière Index des figures Index des tableaux… Index des symboles Introduction générale CHAPITRE I:GENERALITE SUR L’ENERGIE EOLIENNE I.1L'énergie éolienne I.2 Historique… I.3 Classification… I.3.1.Éolien à l’axe horizontal… I.3.2. Éolien à l’axe vertical I.4. Eolien dans le mode… I.4.1. En USA et la Chine I.4.2. En Europe I.4.3. En Asie et l’Afrique… I.5 Les avantages et les inconvénients de l'énergie éolienne… I.5.1. Les avantages… I.5.2. Les inconvénients I.6. Origine de vent I.7. Vitesse et direction du vent. I.8. Variations de la vitesse du vent I.8.1. Variation cyclique… I.8.2. Variation journalière… I.8.3. Les variations de vent en fonction de l'altitude… I.9. Choix du site pour l’implantation des éoliennes I.10. Potentiel du vent en Algérie CHAPITR II: AEROMOTEURS A AXE HORIZONTAL II.1. Structure d’une éolien à axe horizontal II.1.1. La nacelle… II.1.2. Le mât… II.1.3. Les fondations II.2. Fonctionnement d'un aérogénérateur … II.3. Descriptions aérodynamique d’une pale éolienne… II.3.1. Géométrie d’une pale éolienne II.3.2. Caractéristique aérodynamique d’une pale éolienne II.3.2.1. Action de l'air sur l'aile en mouvement II.3.2.2. Variation de Cx et Cz en fonction de l’angle d’incidence II.3.3.Etude de polaire d’Eiffel II.3.4.Détermination de profile série de « NACA » d’une pale II.3.4.1.Série NACA 04 chiffre II.3.4.2. Série NACA 05 chiffre … TABLE DES MATIERS CHAPITRE III: AERODYNAMIQUE D’UNE EOLIENNE A AXE HORIZONTAL III.1. Introduction. III.2. Théorie simplifie (limite de Betz)…. III.2.1. Définition d’action du moteur éolien sur l’air III.2.2. Définition de vitesse au niveau de moteur éolien III.2.3. La puissance maximale absorbée par le moteur éolien… III.3. Théorie tourbillonnaire… III.3.1. Théorie de Froude (perte axiale) III.3.2. Théorie de Glauert (perte axiale -radiale) III.3.2.1. Détermination de vitesse induite et la vitesse relative… III.3.2.2. Détermination de poussé et de moment moteur III.3.2.3. Détermination de puissance utile coefficient de puissance III.4. Théorie d’élément de pale… III.5. Détermination des coefficients des pertes… III.6. Conclusion. CHAPITRE IV:CONCEPTION DE PALE ET DE SON MOULE PAR « CAO » IV.1. Introduction IV.2. Détermination des paramètres de conception d’une pale éolienne . IV.2.1. Détermination du diamètre de l’éolienne et du nombre des pales IV.2.2. Détermination de largueur et l’angle de calage des sections de pale IV.2.3. Calcul les paramètres de conception d’une pale a profil « NACA ». IV.2.4. Détermination des coordonnées de profil choisi . IV.3. Etapes de conception du modèle d’une pale et le moule par CAO IV.3.1. Conception du modèle d’une pale…. IV.3.1.1. Conception du pied de la pale. IV.3.1.2. Conception du corps de la pale…. IV.3.1.3. Conception de tète de pale . IV.3.2. Conception du moule… IV.3.2.1. Méthodes de conception sur le logiciel « SolidWorks » IV.3.2.2. Conception des gabarits de tige de fixation CHAPITRE V:MATERIAUX ET METHODE DE REALISATION V.1. Introduction V.2. Matériaux de construction . V.2.1. Matériaux de fabrication d’une pale éolienne V.2.1.1. Les composites V.2.2. Matériaux de construction du moule d’une pale V.2.2.1. Le liège et leurs caractéristiques… V.3. Méthode de réalisation d’une pale éolienne et leur moule V.3.1. Réalisation du moule V.3.2. Réalisation de la pale V.3.2.1. Procédés de fabrication… V.3.2.2. Méthode de réalisation de la pale… Conclusion générale… Références Résumé INDEX DES FIGURES Index des figures Figure I.1: Éolien à axe horizontal Figure I.2 : Éolienne types Savonuis. Figure I.3:Éolienne de type Darrieus. Figure I.4 : Classement d’énergie dans le monde. Figure I.5 : capacité éolienne installé dans le monde. Figure I.6 : Développement d’énergie éolienne dans le monde Figure I.7 : Mouvement du vent autour de la terre. Figure I.8 : Catégories des sites d’implantation des éoliennes. Figure I.9: Distribution de vitesses sur un site d’implantation d’éolienne Figure I.10 : Atlas de la vitesse moyenne du vent de l’Algérie estimé à 25 m d’altitude du sol Figure I.11: Atlas de la vitesse moyenne du vent de l’Algérie estimé à 10 m d’altitude du sol Figure II.1: Structure d’une nacelle d’éolienne à axe horizontale. Figure II.2 : Le mat de l’éolienne Figure II.3 : la fondation l’éolienne. Figure II.4 : Les organes de fonctionnement d’une éolienne à axe horizontal. Figure II.5 : Profile d’une pale. Figure II.6: Champ de vitesse du vent. Figure II.7 : profile plane convexe Figure II.8 : profil biconvexe dissymétrique. Figure II.9 : profile combré au creux Figure II.10 : profil biconvexe symétrique Figure II.11 : profile double courbure. Figure II.12 : Pressions générées par le mouvement du vent autour une section de la pale. Figure II.13 : les composantes de la force aérodynamique. Figure II.14 : Variation des coefficients aérodynamique Figure II.15: Polaire d’Eiffel d’un profile Figure III.1: Modèle disque avec une veine de fluide le traversant. Figure III.2 : Ecoulement axial de l’air. INDEX DES FIGURES Figure III.3 : Variation de vitesse et de la pression du vent autour du disque éolien. Figure III.4 : Champ de vitesse du vent (théorie de Froude). Figure III.5 : Influence du facteur d’induction axial sur le coefficient de puissance. Figure III.6 : L’effet rotatif de l’air. Figure III.7 : Système tourbillonnaire Figure III.8 : Modèle électrique équivalent Figure III.9 : Champ magnétique crée autour d’un fil Figure III.10 : Champ magnétique crée par un solénoïde. Figure III.11: Vitesses induites (théorie de Glauert). Figure III.12 : Actions de forces aérodynamiques Figure IV.1: Surface annulaire élémentaire de l’éolienne. Figure IV.2 : Les forces aérodynamiques agissant sur un élément de pale. Figure IV.3 : Organigramme donnant les paramètres aérodynamiques de pale d’éolienne pour la théorie simplifie. Figure IV.4 : Organigramme pour le calcul des paramètres aérodynamiques de pale d’éolienne pour la théorie de Froude-Rankine. Figure IV.5 : Organigramme pour le calcul des paramètres aérodynamiques de pale d’éolienne pour la théorie de Glauert. Figure IV.6: Variation de la largeur d’une pale de profile NACA2415 /3m Figure IV.7: Variation de la largeur d’une pale de profile NACA2415/5m Figure IV.8 : Variation de l’angle de calage d’une pale de profile NACA2415/3m. Figure IV.9 : Variation de l’angle de calage d’une pale de profile NACA2415/5m Figure IV.10 : Variation de la largeur d’une pale de profil NACA23015/3m Figure IV.11 : Variation de la largeur d’une pale de profile NACA23015/5m. Figure IV.12 : Variation de l’angle de calage d’une pale de profile NACA23015/3m Figure IV.13: Variation de l’angle de calage d’une pale de profile NACA23015/5m Figure IV.14 : Variation de la largeur d’une pale de profile NACA2415/3m. Figure IV.15 : Variation de la largeur d’une pale de profile NACA2415/5m Figure IV.16 : Variation de l’angle de calage d’une pale de profile NACA2415/3m Figure IV.17 : Variation de l’angle de calage d’une pale de profile NACA2415/5m. Figure IV.18 : Variation de largueur d’une pale de profile NACA23015/3m Figure IV.19: Variation de la largeur d’une pale de profile NACA2315/5m Figure IV.20 : Variation de l’angle de calage d’une pale de profile NACA23015/3m INDEX DES FIGURES Figure IV.21 : Variation de l’angle de calage d’une pale de profile NACA23015/5m. Figure IV.22 : Taux de variation de la largeur des sections de pale de profile NACA2415 (pertes axiales). Figure IV.23: Taux variation de l’angle de calage des sections de pale de profile NACA2415 (pertes axiales). Figure IV.24: Taux de variation des largeurs de sections pale de profile NACA23015 (pertes axiales). Figure IV.25 : Taux de variation de l’angle de calage de sections de pale de profile NACA23015 (pertes axiales). Figure IV.26 : Taux de variation des largeurs de sections d’une pale de profile NACA2415 (pertes axiales-radiales). Figure IV.27: Taux de variation de l’angle de calage de sections de pale de profile NACA2415 (pertes axiales-radiales). Figure IV.28: Taux de variation des largeurs des sections d’une pale de profile NACA23015 (pertes axiales-radiales). Figure IV.29 : Taux de variation de l’angle de calage des sections de pale de profile NACA23015 (pertes axiales-radiales). Figure IV.30 : Variation du facteur d’induction tangentiel (théorie de Glauert). Figure IV.31 : variation de coefficient de puissance (pertes axiales) Figure IV.32: variation de coefficient de puissance (pertes axiales-radiales) Figure IV.33:Variation des coefficients d’induction a et a’. Figure IV.34 : Fonction de courbure. Figure IV.35 : Importation des coordonnés des point dans solidworks. Figure IV.36 : Profile NACA23015 Figure IV.37 : Profile NACA2415 Figure IV.38: Insertion des coordonnées des points de contour de profile d’une section. Figure IV.39 : Distribution des profiles de sections dans l’espace. Figure IV.40 : Numérotations des profiles des sections Figure IV.41 : Sélection des plans. Figure IV.42: Le traçage du cercle du pied de la pale. Figure IV.43: Le traçage de l’ellipse intermédiaire du pied de la pale. Figure IV.44 : Bossage à base lissé (troisième profile, ellipse et cercle) pour l’obtention du pied de la pale. INDEX DES FIGURES Figure IV.45: Le prolongement du cercle du pied de la pale. Figure IV.46: La forme finale du pied de la pale. Figure IV.47: L’attachement des profiles avec le pied de la pale. Figure IV.48: Obtention de la forme finale du corps et du pied de la pale. Figure IV.49: Sélection de plan passant par le dernier profile. Figure IV.50: Traçage du segment. Figure IV.51: Traçage du demi-cercle. Figure IV.52: la sélection de la première surface. Figure IV.53: la sélection de la seconde surface perpendiculaire de guidage. Figure IV.54: la sélectionnèrent de troisième surface et son attachement à la surface de guidage. Figure IV.55: la forme de la tête avant la validation. Figure IV.56: la forme finale après la validation. Figure IV.57: Position d’une section de la pale. Figure IV.58 : Traçage des axes « (Z),(F),(R)» Figure IV.59 : Traçage de l’axe (K). Figure IV.60: La présentation des croquis de semelles du moule de l’extrados de la pale. Figure IV.61: Modèle « 3d » de semelle du moule la pale. Figure IV.62: La partie du moule de la semi-pale. Figure IV.63: Modèle « 3d » du moule de l’extrados. Figure IV.64: La représentation des croquis de la semelle du moule de l’intrados la pale. Figure IV.65: Modèle « 3d » de moule d’intrados. Figure IV.66: L demi-cercle de gabarit. Figure IV.67 : Les deux types des cercles Figure IV.68 La forme finale de gabarit d’extrados Figure IV.69 : La forme de demi-tige sortante du corps de la pale. Figure IV.70 : Première étape pour la conception de deuxième partie de tige. Figure IV.71 : Deuxième étape pour la conception de deuxième partie de tige. Figure IV.72 : forme finale de la tige de fixation. Figure IV.73 : l’ensemble du gabarit avec les tiges de fixation. Figure V.1 : Les familles de renfort Figure V.2: Formes de renforts. Figure V.3: Schémas de fabrication des fibres de verre. INDEX DES FIGURES Figure V.4 : Structure cristallographique du graphite. Figure V.5: Processus de production de fibre de carbone à partir de filaments de PAN. Figure V.6 : structure de la molécule réticulée Figure V.7: structure de la molécule de fibres de carbone. Figure V.8 : Les différentes familles de matrice. Figure V.9 : Molécule d’oxyrane. Figure V.10 : Molécule d’époxy Figure V.11: Bisphénol-F Figure V.12: Structure de composite monocouche. Figure V.13 : Structure stratifié du composite. Figure V.14 : Désignation d’un stratifié. Figure V.15: La structure Sandwich. Figure V.16 : Forme d’une partie du moule. Figure V.17: Les dimensions du brut d’une partie du moule. Figure V.18: Deuxième étape de fabrication de la semelle d’une partie du moule. Figure V.19: Troisième étape de fabrication de la semelle d’une partie de moule. Figure V.20 : La forme « 3d » de la semelle d’une partie du moule. Figure V.21 : dimensions du brut d’une partie de semi-pale. Figure V.22: Deuxième et troisième étape de fabrication du semi-profile de la pale d’une partie du moule. Figure V.23 : Quatrième étape de fabrication du semi-profile de la pale d’une partie du moule. Figure V.24 : Cinquième étape de fabrication du semi-profile d’une partie du moule. Figure V.25 : La forme « 3d » du semi-profile de la pale. Figure V.26: Ajustement des parties Figure V.27 : La forme finale d’une partie du moule après collage. Figure V.28: Opération d’ajustement et de collage des parties du moule. Figure V.29: la forme « 3d » du moule de l’extrados. Figure V.30: moulage au contacte. Figure V.31 : Moulage sous vide. Figure V.32 : Structure à nervure d’une pale. Figure V.33: Moule de plaque latérale 1. Figure V.34: Plaque latérale 1. INDEX DES FIGURES Figure V.35: Deux moules pour la plaque latérale 2. Figure V.36 : Plaque latérale 2. Figure V.37: Les deux nappes de nervure. Figure V.38 : Vue « 3d » de la nervure après collage. Figure V.39: Opération d’ébauche de moulage de la peau de la pale. Figure V.40: opération finale de moulage de peau de la pale. Figure V.41 : Moulage de la partie du pied de la pale. Figure V.42 : Vu « 3d » de la pale après collage. Figure V.43 : Vue « 3d » de la pale obtenue. |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0252 | Mémoire de magistere | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses |
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