ÉolienneUne éolienne est un dispositif qui transforme l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique, dite énergie éolienne, laquelle est ensuite le plus souvent transformée en énergie électrique. Les éoliennes produisant de l'électricité sont appelées « aérogénérateurs », tandis que les éoliennes qui pompent directement de l'eau sont parfois dénommées « éoliennes de pompage » ou « pompes à vent ». Une forme ancienne d'éolienne est le moulin à vent.
Unconventional wind turbinesUnconventional wind turbines are those that differ significantly from the most common types in use. the most common type of wind turbine is the three-bladed upwind horizontal-axis wind turbine (HAWT), where the turbine rotor is at the front of the nacelle and facing the wind upstream of its supporting turbine tower. A second major unit type is the vertical-axis wind turbine (VAWT), with blades extending upwards, supported by a rotating framework.
Simulation des grandes structures de la turbulenceLa simulation des grandes structures de la turbulence (SGS ou en anglais LES pour Large Eddy Simulation) est une méthode utilisée en modélisation de la turbulence. Elle consiste à filtrer les petites échelles qui sont modélisées et en calculant directement les grandes échelles de la cascade turbulente. Cette méthode a été introduite par Joseph Smagorinsky en 1963 et utilisée pour la première fois par James W. Deardoff en 1970. Elle permet de calculer un écoulement turbulent en capturant les grandes échelles pour un coût raisonnable.
Vertical-axis wind turbineA vertical-axis wind turbine (VAWT) is a type of wind turbine where the main rotor shaft is set transverse to the wind while the main components are located at the base of the turbine. This arrangement allows the generator and gearbox to be located close to the ground, facilitating service and repair. VAWTs do not need to be pointed into the wind, which removes the need for wind-sensing and orientation mechanisms. Major drawbacks for the early designs (Savonius, Darrieus and giromill) included the significant torque ripple during each revolution, and the large bending moments on the blades.
Turbulencevignette|Léonard de Vinci s'est notamment passionné pour l'étude de la turbulence. La turbulence désigne l'état de l'écoulement d'un fluide, liquide ou gaz, dans lequel la vitesse présente en tout point un caractère tourbillonnaire : tourbillons dont la taille, la localisation et l'orientation varient constamment. Les écoulements turbulents se caractérisent donc par une apparence très désordonnée, un comportement difficilement prévisible et l'existence de nombreuses échelles spatiales et temporelles.
Flow measurementFlow measurement is the quantification of bulk fluid movement. Flow can be measured using devices called flowmeters in various ways. The common types of flowmeters with industrial applications are listed below: Obstruction type (differential pressure or variable area) Inferential (turbine type) Electromagnetic Positive-displacement flowmeters, which accumulate a fixed volume of fluid and then count the number of times the volume is filled to measure flow. Fluid dynamic (vortex shedding) Anemometer Ultrasonic flow meter Mass flow meter (Coriolis force).
Wind-turbine aerodynamicsThe primary application of wind turbines is to generate energy using the wind. Hence, the aerodynamics is a very important aspect of wind turbines. Like most machines, wind turbines come in many different types, all of them based on different energy extraction concepts. Though the details of the aerodynamics depend very much on the topology, some fundamental concepts apply to all turbines. Every topology has a maximum power for a given flow, and some topologies are better than others.
Conception de turbine éolienneLa conception de turbines éoliennes est le processus de définition de la forme et des spécifications d'une éolienne afin d'extraire efficacement l'énergie du vent. Une installation d'éolienne intègre les équipements nécessaires pour capturer l'énergie du vent, orienter la turbine dans le vent, transformer la rotation mécanique en énergie électrique et d'autres systèmes pour démarrer, arrêter et contrôler la turbine. Cet article couvre la conception des turbines éoliennes à axe horizontal (HAWT) puisque la majorité des turbines commerciales utilisent cette conception.
Gorlov helical turbineThe Gorlov helical turbine (GHT) is a water turbine evolved from the Darrieus turbine design by altering it to have helical blades/foils. Water turbines take kinetic energy and translates it into electricity. It was patented in a series of patents from September 19, 1995 to July 3, 2001 and won 2001 ASME Thomas A. Edison. GHT was invented by Alexander M. Gorlov, professor of Northeastern University.
Darrieus wind turbineThe Darrieus wind turbine is a type of vertical axis wind turbine (VAWT) used to generate electricity from wind energy. The turbine consists of a number of curved aerofoil blades mounted on a rotating shaft or framework. The curvature of the blades allows the blade to be stressed only in tension at high rotating speeds. There are several closely related wind turbines that use straight blades. This design of the turbine was patented by Georges Jean Marie Darrieus, a French aeronautical engineer; filing for the patent was October 1, 1926.
Équations de Navier-Stokesthumb|Léonard de Vinci : écoulement dans une fontaine En mécanique des fluides, les équations de Navier-Stokes sont des équations aux dérivées partielles non linéaires qui décrivent le mouvement des fluides newtoniens (donc des gaz et de la majeure partie des liquides). La résolution de ces équations modélisant un fluide comme un milieu continu à une seule phase est difficile, et l'existence mathématique de solutions des équations de Navier-Stokes n'est pas démontrée.
Petit éolienLe petit éolien, ou éolien individuel ou encore éolien domestique, désigne toutes les éoliennes d'une puissance nominale inférieure ou égale à (en Europe), à 36 kilowatts (en France), ou (aux États-Unis), raccordées au réseau électrique ou bien autonomes en site isolé. Il vise à répondre à de petits besoins électriques et alimenter des appareils électriques (pompes, éclairage, chauffage...) de manière durable, principalement en milieu rural ou sur des véhicules (voiliers, péniches, caravanes...
Rotor de SavoniusLe rotor de Savonius est une éolienne à axe vertical inventée par l'ingénieur finlandais Sigurd Savonius en 1924 et brevetée en 1929. Il entre dans la catégorie des machines dites "à traînée différentielle". Le fonctionnement du rotor de Savonius est basé sur un couple aérodynamique induit par la déflexion de l'écoulement sur les pales. Le type Savonius, constitué schématiquement de deux godets demi-cylindriques légèrement désaxés présente un grand nombre d'avantages.
Hydraulique à surface librealt=Écoulement à surface libre rivière James (ressaut hydraulique).|vignette|Écoulement à surface libre rivière James (ressaut hydraulique). L’hydraulique à surface libre est la branche de l'hydraulique et de la mécanique des fluides qui s’intéresse aux écoulements de liquides dans un canal avec une surface libre. Un écoulement en surface libre désigne un écoulement avec une interface libre entre l’air et l’eau, comme dans une rivière, par opposition à un écoulement en charge, où cette interface est absente dans une conduite sous pression par exemple.
Éolienne flottanteUne éolienne flottante ou éolienne offshore flottante ou EOF est une éolienne offshore montée sur une structure flottante qui permet à la turbine de produire de l'électricité plus loin des côtes, où l'eau est beaucoup plus profonde et les vents plus forts et plus stables. Production d'électricité Production d'hydrogène Production de méthanol ou BtL-carburant Dessalement de l'eau de mer Dans le développement d'éoliennes offshore flottantes, on bénéficie de l'expérience de l'industrie pétrolière et gazière avec des plateformes pétrolière flottantes.
Limite de BetzLa limite de Betz est une loi physique qui indique que la puissance théorique maximale développée par un capteur éolien est égale à 16/27 (environ 60 %) de la puissance incidente du vent qui traverse l'éolienne. Ce résultat fut découvert par l'allemand Albert Betz en 1919 et fut publié dans son livre Wind Energie en 1926. Cette loi s'applique à tous types d'éoliennes à pales, que l'on désigne par le nom générique de capteur éolien.
Turbine à gazvignette|Une turbine à combustion de General Electric (en ). Un turbomoteur est une machine tournante thermodynamique comportant une turbine, appartenant à la famille des moteurs à combustion interne. Une turbine à gaz, ou plus exactement turbine à combustion (TAC) est une machine tournante thermodynamique appartenant à la famille des moteurs à combustion interne.
Turbine à vapeurvignette|Le rotor d'une turbine à vapeur moderne utilisée dans une centrale électrique. Une turbine à vapeur est une machine qui extrait l'énergie thermique de la vapeur sous pression et l'utilise pour produire un travail mécanique de rotation de l'arbre de sortie. La version moderne fut inventée par Sir Charles Parsons en 1884. Parce que la turbine génère un mouvement de rotation, elle est particulièrement bien adaptée pour entraîner un générateur électrique ;– environ 90 % de la production d'électricité aux États-Unis (1996) était faite en utilisant des turbines à vapeur.
Dynamique des fluidesLa dynamique des fluides (hydrodynamique ou aérodynamique), est l'étude des mouvements des fluides, qu'ils soient liquides ou gazeux. Elle fait partie de la mécanique des fluides avec l'hydrostatique (statique des fluides). La résolution d'un problème de dynamique des fluides demande de calculer diverses propriétés des fluides comme la vitesse, la viscosité, la densité, la pression et la température en tant que fonctions de l'espace et du temps.
Nombre de ReynoldsEn mécanique des fluides, le , noté , est un nombre sans dimension caractéristique de la transition laminaire-turbulent. Il est mis en évidence en par Osborne Reynolds. Le nombre de Reynold est applicable à tout écoulement de fluide visqueux, et prévoit son régime. Pour des petites valeurs de , le régime est dominé par la viscosité et l'écoulement est laminaire. Pour les grandes valeurs de , le régime est dominé par l'inertie et l'écoulement est turbulent.
