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Énergie éolienne terrestreArticle de référence | Réf : BE8584 v1
Auteur(s) : Hervé NIFENECKER
Date de publication : 10 juil. 2014
Relu et validé le 30 nov. 2018
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2.1 Définition des forces agissant sur les pales
On suppose que le vent, dirigé selon la direction Ox est incident sur un obstacle. Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 2, les lignes de courant sont déformées pour contourner l'obstacle. En même temps une zone de surpression se crée au vent de l'obstacle, surpression qui repousse les lignes de courant vers l'extérieur. Derrière l'obstacle, au contraire, une dépression est créée qui est responsable de la reconvergence des lignes. La différence de pression entre les faces au vent et sous le vent entraîne l'existence d'une force de pression
qui s'exerce perpendiculairement à la surface de l'obstacle.
La figure 2 représente la situation où le vent arrive perpendiculairement à la surface de la pale de l'éolienne. Dans ce cas, la pale ne peut se mettre en mouvement. La figure 3 montre un cas où le vent arrive à un angle oblique par rapport à la surface. Une force s'exerce alors, dans ce cas pour mettre en mouvement la pale vers le haut, dans le cas d'espèce.
La figure 4 permet de définir les notations dans ce cas, en supposant, dans une première approche, que la vitesse du mouvement de la pale est faible devant celle du vent.
La composante de
le long de la direction du vent est appelée la traînée T et, dans le cas des éoliennes et pour les faibles vitesses, est inefficiente, puisque l'on s'arrange toujours pour que les pales tournent dans un plan perpendiculaire à la direction du vent. La composante perpendiculaire à la direction du vent est la portance P.
Le module de la force de pression est proportionnel à la surface de la pale offerte au vent, S sin (i ), où i est l'angle d'incidence du vent par rapport à la surface de la pale et S la surface de la pale. La force de pression est également proportionnelle au carré de la vitesse du vent V. On peut donc écrire :
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(1) - BETZ (A.) - Das maximum der theoretisch möglichen ausnutzung des windes durch windmotoren. - 20 sept. 1920.
(2) - CUNTY (G.) - Éoliennes et aérogénérateurs. - Edisud (2001).
(3) - MANWELL (J.F.), McGOWAN (J.G.), ROGERS (A.L.) - Wind energy explained : theory, design and application. -
(4) - LANDAU (L.), LIFCHITZ (E.) - Mécaniue des fluides. - MIR (1971).
(5) - European wind atlas. - (c) Risø National Laboratory, Denmark (1989).
(6) - * - http://www.en.wikipedia.org/wiki/Weibull_distribution
...
https://en.wikipedia.org/wiki/Wind_power
http://www.windeis.anl.gov/index.cfm
https://www.sauvonsleclimat.org/fr/
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Delft University Wind energy research institute DUWind (États-Unis)
Texas Tech University's National Wind Institute NW (États-Unis)
National Wind Technology Center (États-Unis)
Risø DTU National Laboratory for Sustainable Energy (Danemark)
Fraunhofer Institute for Wind Energy and Energy System Technology (Allemagne)
CENER (Espagne)
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