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.
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.
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.
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.
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.
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.
Turbinevignette|alt=|Rotors de turbines à vapeur de la centrale nucléaire de Philippsburg. Une turbine est un dispositif rotatif convertissant partiellement l'énergie interne d'un fluide, liquide (comme l'eau) ou gazeux (vapeur, air, gaz de combustion), en énergie mécanique au moyen d'aubes disposées sur un arbre tournant à grande vitesse. L'énergie entrante du fluide est caractérisée notamment par sa vitesse, sa pression, son enthalpie.
Profil (aérodynamique)Le profil d'un élément aérodynamique est sa section longitudinale (parallèle au vecteur vitesse). Sa géométrie se caractérise par une cambrure (inexistante s'il est symétrique), une épaisseur et la distribution de l'épaisseur (rayon du bord d'attaque, emplacement de l'épaisseur maximale). À fluide, vitesse et angle d'attaque donnés, cette géométrie détermine l’écoulement du fluide autour du profil, par conséquent l'intensité des forces générées à tout moment, portance et traînée.
Éolienne aéroportéealt=Kiwee one, une éolienne aéroportée pour des usages nomades|vignette|313x313px|Kiwee One, une éolienne aéroportée pour des usages nomades Une éolienne aéroportée ou en vol est un système de production d'énergie éolienne maintenue en l'air (sans mât). Il peut s'agir d'une turbine aéroportée, ou d'un système de type cerf-volant, voile ou drone, qui oscille dans le vent et transmet un mouvement au sol (ou en mer) via un câble, ce mouvement étant alors converti en électricité. L'idée en remonte au moins à 1833.
Mécanique des fluides numériqueLa mécanique des fluides numérique (MFN), plus souvent désignée par le terme anglais computational fluid dynamics (CFD), consiste à étudier les mouvements d'un fluide, ou leurs effets, par la résolution numérique des équations régissant le fluide. En fonction des approximations choisies, qui sont en général le résultat d'un compromis en termes de besoins de représentation physique par rapport aux ressources de calcul ou de modélisation disponibles, les équations résolues peuvent être les équations d'Euler, les équations de Navier-Stokes, etc.
Turbine hydrauliqueUne turbine hydraulique est une machine tournante qui produit une énergie mécanique à partir d'eau en mouvement (cours d'eau ou marée) ou potentiellement en mouvement (barrage). Elle constitue le composant essentiel des centrales hydroélectriques destinées à produire de l'électricité à partir d'un flux d'eau. Elle a été inventée par Benoît Fourneyron en 1832, qui installa sa première machine à Pont-sur-l'Ognon. vignette|droite|Turbine hydraulique et générateur électrique, vue en coupe.
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.
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.
Énergie éolienne aérienneL'énergie éolienne aérienne (Airborne Wind Energy, AWE en anglais) désigne l'énergie du vent à des altitudes qui ne sont pas accessibles pour les systèmes éoliens conventionnels supportés par un mât (éolienne, voile) et les techniques de récupération de l'énergie cinétique des masses d'air en déplacement par rapport au sol. Son exploitation était déjà envisagée par John Etzler en 1833, mais ce n'est qu'au début du que la faisabilité a été démontrée.
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.
Numerical methods for partial differential equationsNumerical methods for partial differential equations is the branch of numerical analysis that studies the numerical solution of partial differential equations (PDEs). In principle, specialized methods for hyperbolic, parabolic or elliptic partial differential equations exist. Finite difference method In this method, functions are represented by their values at certain grid points and derivatives are approximated through differences in these values.
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.
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.
AérodynamiqueLaérodynamique () est une branche de la dynamique des fluides qui étudie les écoulements d'air, et leurs effets sur des éléments solides. Dans des domaines d'application tel que le design, des éléments d'aérodynamique sont repris du point de vue humain et subjectif, sous le nom daérodynamisme, avec des considérations, par exemple, sur les formes pouvant apparaître comme favorables à l'avancement.
Aube (mécanique)L'aube est la partie d'une turbine en forme de cuillère ou de pale sur laquelle s'exerce l'action du fluide moteur. Une turbine comporte plusieurs aubes réparties régulièrement sur son pourtour. À l'inverse, l'aube d'une turbine ou simplement d'une roue peut exercer une action sur un fluide. Cette turbine mue par un moteur est utilisée alors : soit pour l'accélérer, comprimer un fluide, soit pour déplacer le véhicule dont elle fait partie. Site très complet sur les divers types de roues à eau et premières
