Présentation App Dimensionnement
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Dimensionnement de Système
APP 11-13-1-20
Présentation du groupe D1Anne HeBaptiste PeltierDavid BerreurChao SunP.E. KephaliacosRomain Chion
Sommaire
Cahier des Charges
Premier Calcul
Choix des Matériaux
Optimisation des dimensions
Vérification du CdC
Pour aller plus loin
Cahier des Charges
Eolienne pour particulier : - Mât cylindrique creux avec deux pales
rectangulaires- Pouvoir être montée par moins de 5
personnes- Délivrer une puissance de 300W- Etre rentable en moins de 8 ans
Cahier des Charges
Premier Calcul
Choix des Matériaux
Optimisation Measurement Calculus and Stats
Cahier des Charges
• Pour les pales :- Avoir un poids maximum de 5kg- Résister à un vent de vitesse maxi de 200
km/h- Résister aux conditions climatiques
Cahier des Charges
Premier Calcul
Choix des Matériaux
Optimisation Measurement Calculus and Stats
Mat Pâle h
b
Cahier des Charges
• Pour le mât- Avoir un poids maximum de 100kg- Pouvoir être monté à partir de tronçon de
2m maximum- Résister au vent (flèche maximum de 20
cm)
Cahier des Charges
Premier Calcul
Choix des Matériaux
Optimisation Measurement Calculus and Stats
H
De
Cahier des Charges
• Pour l'ensemble :- Faciliter la livraison (2m x 2m)- Résister au vent - Etre étanche- Silencieux- Etre de couleur blanche
Cahier des Charges
Premier Calcul
Choix des Matériaux
Optimisation Measurement Calculus and Stats
Premier Calcul
• On pose les formules de calcul
On a pris ce modèle pour le mât :
On a pris ce modèle pour les pales :
-> Cf. fichier ExcelPremier Calcul
Choix des Matériaux
Optimisation
Validation du CdC Measurement Calculus and Stats
PFvent
Premier Calcul
• Paramètres.– Hauteur, diamètre, épaisseur du mat, longueur
et largeur des pales
• Contraintes– Masses, flèche sur l'armature et sur le mat,
contrainte normale, puissance fournie, rentabilité économiques pour un acheteur.
Premier Calcul
Choix des Matériaux
Optimisation
Validation du CdC Measurement Calculus and Stats
Choix des Matériaux
Pour les pales : On impose une vitesse minimale du vent de 8,5m.s-1 (Hauteur 5m) et maxi de 55m.s-1
De nos jours les pales sont faites en matériaux composites: Fibre de verre, fibre de carbone, kevlar.
On observe le rendement, la masse et la déformation de la pale et on oublie le prix dans un premier temps
Choix des Matériaux
Optimisation
Validation du CdC
Pour aller plus loin Measurement Calculus and Stats
Choix des Matériaux
On choisi donc la fibre de carbone.
Les dimensions de la pale sont limitées entre 1,4 et 2m en hauteur et entre 1 et 1,7m en largeur
Choix des Matériaux
Optimisation
Validation du CdC
Pour aller plus loin Measurement Calculus and Stats
Choix des Matériaux
Pour le mât : On impose une surface de pâle de 3m²
De nos jour les éoliennes sont faites en acier ou en aluminium.
On observe l'évolution de la masse, de la flèche et de la contrainte normale et on oublie le prix dans un premier temps
Choix des Matériaux
Optimisation
Validation du CdC
Pour aller plus loin Measurement Calculus and Stats
Choix des Matériaux
Les deux métaux se valent, si on valorise le prix, on prendra l'acier, si on valorise le poids, on prendra l'aluminiumOn prendra l'aluminium par soucis de réalisme (des essais montrent qu'à performances équivalentes, l'épaisseur du mât devient ridicule pour l'acier)
On limite la plage de hauteur entre 6 et 8m, le diamêtre entre 20 et 40cm et l'épaisseur entre 2 et 4mm.Choix des Matériaux
Optimisation
Validation du CdC
Pour aller plus loin Measurement Calculus and Stats
Optimisation
• Grâce aux intervalles précédent:
– On maximise la surface de pâle sans dépasser la flèche de 10% à 2 x 1,6m
– On maximise le rendement avec une hauteur de 8m
– On diminue la flèche en augmentant le diamètre et la masse du mât en diminuant l'épaisseur.
Optimisation des dimensions
Validation du CdC
Pour aller plus loin
Measurement Calculus and Stats
Validation du CdC
On vérifie sous RDM6 Le Mans
Validation du CdC
Pour aller plus loin
Measurement Calculus and Stats
BONUS
• Autres designs:– On pourrait imaginer une base élargie (Mat sur
trépied, mat conique) afin de répartir la masse, là où elle est nécessaire.
– Autre forme de pales, trapèzoïdale, éliptique, dans l’espace, plus aérodynamique
Pour aller plus loin
Measurement Calculus and Stats
BONUS
• Emballage:– Cartons prédimensionnés– 2m*1,6m*0,5m– 4 tubes de 2m et les deux pales–Masse inférieur à 90kg (portable par le
livreur et le consomateur)
Pour aller plus loin
Measurement Calculus and Stats
40cm
1,55m
qq cm
BONUS
• Mise en position:– Une fois ouvert:• 4 tubes de 20kg• 2 pales de quelques kg
– Encastrement:• Pivot bloqué au sol avec des rivets une fois
élevé• Rivets pour encastrer les tubes entre eux (pas
de perte de hauteur)Pour aller plus loin
Measurement Calculus and Stats
Tube 1
Tube 2
Rivets (Bonne étanchéité)
Mat
Sol
BONUS
• Rendement économique:
– Prix de vente 5000€
– Rachat par EDF 0,82 €.kWh-1
– Rentable au bout d’un peu plus de 8 ans
Pour aller plus loin
Measurement Calculus and Stats
Merci de votre attention