Conception,modélisation et simulation de pale artisanale d’hydrolienne de type NACA 4412

Authors

  • Nirilalaina Randriatefison Ecole Normale Supérieure - Université d'Antananarivo, Madagascar
  • Jean Claude Omer Andrianarimanana Ecole Normale Supérieure, Université d’Antananarivo, Madagascar
  • Nour Murad PIMENT, Département Télecom et Réseau, IUT, Université de La Réunion, France
  • Eric Sambatra Ecole du Génie Industriel, Institut Supérieur de Technologie d’Antsiranana (IST-D), Madagascar
  • Vololonirina Rakotondrainy Ecole du Génie Industriel, Institut Supérieur de Technologie d’Antsiranana (IST-D), Madagascar
  • Luc Rakotondrajaona Institut Supérieur de Technologie d’Antananarivo (IST-T), Madagascar
  • Antonio Jaomiary Ecole Normale Supérieure pour l’Enseignement Technique (ENSET), Université d’Antsiranana, Madagascar
  • Benoit Agnus SCIENTEAMA, France

Abstract

Dans ce travail, une étude préalable nécessaire à la réalisation de pale d’hydrolienne de type NACA 4412 à moindre coût est introduite. La recherche du profil le plus approprié et la vérification d’écoulement au niveau des faces avec les différents angles des sollicitations sont étudiées et optimisées. Pour la modélisation, les équations de Navier-Stokes sont résolues par la méthode des éléments finis pour montrer le flux d’eau autour des pales. En fonction des caractéristiques physiques considérées de la pale, le modèle NACA 4412 a été choisi. La présente étude montre le mouvement des fluides autour des pales en particulier, sur le bord d’attaque, sur le bord de fuite ainsi que sur chaque face intrados et extrados. De plus, les écoulements de vitesse sont calculés pour différentes valeurs de l'angle d'attaque. En conséquence, les résultats obtenus montrent que l’angle d’attaque entre 10° et 20° est optimal avec le NACA 4412 en écoulement laminaire. Des discussions pour éventuelles applications sont ouvertes.

References

J. P. Praene, M. H. Radanielina, V. R. Rakotosona, A. L. Andriamamonjy, F. Sinama, D. Morau, H. T. Rakotondramiarana, (2017), « Electricity generation from renewables in Madagascar:Opportunities and projections », Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 76, p. 1066-1079 DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.03.125

J. P. Praene, R. M. Rasamoelina, L. Ayagapin, (2021), « Past and prospective electricity scenarios in Madagascar: The role of government energy policies », Renewable and Sustainable Energy Reviews, Elsevier, Vol. 149(C), p 111321 DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111321

F. D. Longa, B. der Zwaan, (2021), « Heart of light: an assessment of enhanced electricity access in Africa », Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 136, p 110399 DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110399

C. Razouls, F. de Bovée, J. Kouwenberg, N. Desreumaux, (2005-2017), « Diversity and geographic distribution of marine planktonic copepods », CNRS, UPMC https://www.researchgate.net/profile/Juliana-Kouwenberg/publication/280253810_Diversity_and_Geographic_Distribution_of_Marine_Planktonic_Copepods_sensu_lato/links/55af92c808ae32092e0545af/Diversity-and-Geographic-Distribution-of-Marine-Planktonic-Copepods-sensu-lato.pdf

D. Guyomard, M. Petit, M. Desruisseaux, J.-M. Stretta, L. Gardel, (January 2006), « Hydroclimat du Sud-Ouest de l’océan Indien et océanographie spatiale » https://www.researchgate.net/profile/David-Guyomard/publication/282171948_Hydroclimat_du_sud-ouest_de_l'ocean_Indien_et_oceanographie_spatiale/links/56152eb908ae983c1b41ebdc/Hydroclimat-du-sud-ouest-de-locean-Indien-et-oceanographie-spatiale.pdf

S. Michel, (17/03/14), « Profils Naca », Notice Technique N° : 059

M. Nadjah, M. Khechana, L. Laiche, T. Ouksel, C. Mahfoudi, (2008), « Etude de l’hélice d’une éolienne de 5 kW », Revue des Energies Renouvelables CISM’08 Oum El Bouaghi, p 257-264, https://www.cder.dz/download/CISM08_23.pdf

G. Le Gourrières, (2008), « Energie éolienne, théorie, conception et calcul pratique des installations », éditions EYROLLES.

H. Tebbiche, N. Gaouir, M. S. Boutoudj, (2015), « Amélioration des performances aérodynamiques du profil NACA 4412 par des générateurs de tourbillons », 12ème Congrès de Mécanique 21-24 Avril 2015 Casablanca (Maroc). http://smsm.fsac.ac.ma/congres/12congres/VII/t7/0724.pdf

Y. EL Khchine, M. Sriti, M. Ouariagli, (2015), « Simulation des performances aérodynamiques d’une éolienne a axe horizontal », 22ème Congrès Français de Mécanique, Lyon, (France). https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03446205/document

J.F. Daviau, H. Majastre, HydroHelix Energies, F. Guena, (2004), « Divers aspects de l’exploitation de l’énergie des courants marins », Sofresid Engineering, J. Ruer, Saipem SA https://fr.scribd.com/document/67081162/DIVERS-ASPECTS-DE-L-EXPLOITATION-DE-L-ENERGIE-DES-COURANTS-MARINS

Forma TIS (25 Avril 2015). Sabella D10 https://blog.formatis.pro/sabella-d10/

Profil d’aile Clark Y, https://stringfixer.com/fr/Clark_Y

P. Kauffmann, (2013), Aérodynamique des aéromodèles, Aéromodélisme RC Techniques et conception http://techniquemodelisme.free.fr/Modelisme/aerodynamique.htm

R. Isaia, (2014), « Conception d’une petite turbine hélice », Génie Industriel, Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, http://biblio.univ-antananarivo.mg/pdfs/rakotondrafaraIsaia_ESPA_ING_14.pdf

A. Georgescu, S. Georgescu, S. Bernad, C. Coşoiu (2007), « Comsol multiphysics versus fluent: 2d numerical simulation of the stationary flow around a blade of the achard turbine », Bucharest, Romania https://www.researchgate.net/publication/236173533_COMSOL_Multiphysics_versus_Fluent_2D_numerical_simulation_of_the_stationary_flow_around_a_blade_of_the_Achard_turbine

Christophe Ancey, (2020), « Mécanique des fluides », Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, EPFL, ENAC/IIC/LHE, p 142-143 http://fr.ancey.ch/mecanique

Aymen Jendoubi, (2016), « Méthodes d’éléments finis pour les interactions fluide-structure », Philosophiæ doctor (Ph.D.), Université Laval, Québec, Canada, https://corpus.ulaval.ca/jspui/handle/20.500.11794/26832

Raux, (2017), « Etude de conditions limites de sortie pour la méthode des éléments finis, Département de génie mécanique », Ecole Polytechnique de Montréal, https://publications.polymtl.ca/2575

Manish K. Singh, K. Dhanalakshmi and S. K. Chakrabartty, (2012), « Navier-Stokes Analysis of Air foils with Gurney Flap », Computational and Theoretical Fluid Dynamics Division National Aerospace Laboratories, DOI: https://doi.org/10.2514/1.27285

P. B. 1779, Bangalore 560 017, India, https://www.airframer.com/direct_detail.html?company=151237

A. Harhad, O. Guerri, K. Ameur et L. Labraga, (1999), « Evaluation du flux des Distributions de Pression Autour des Profils d'Aubes: Etude Comparative », Rеvuе des Energies Renouvelables, Vol. 2, N. 1, p 1-15, https://www.asjp.cerist.dz/en/article/117982

H. Zerrouki, D. Boutchicha (2017), « Étude de la stabilité aéroélastique de profil d'aile de type NACA 4412 a l'échelle réduite », 23ème Congrès Français de Mécanique

S. Elouardi, R. El Maani, B. Radi (2019), « Maillage dynamique pour écoulement transitoire autour d’un profil NACA 0012 », ISTE OpenScience, London, UK, DOI: https://doi.org/10.21494/ISTE.OP.2019.0434

C. Guergah, A. Belouar, M. Guenfoud, (2012), « Contribution à l’implémentation de lois de comportement sous Plaxis. Cas des matériaux visqueux », Revue Nature & Technologie, N° 07, p. 12 à 25, https://www.asjp.cerist.dz/en/article/41681

M. Récan, (1986), « Application de la méthode des éléments finis à la simulation des transferts des eaux souterraines », Service Géologique National, Orléans, http://infoterre.brgm.fr/rapports/86-SGN-194-EAU.pdf

Belakroum R., (2011), « Contribution à la modélisation des interactions fluides-structures », Université Mentouri-Constantine, Département de Génie Mécanique, Algérie , https://www.archives-ouvertes.fr/tel-01528000v1

Y. Debard, (2011), « Méthode des éléments finis : élasticité plane », Université du Mansv, https://exercicescorriges.org/download01.php?id=112176

F. Zara, (2017), « Un peu de Mécanique des Milieux Continus », Faculté des Sciences et Technologies Département d’Informatique, Université Lyon 1, https://hal.archives-ouvertes.fr/cel-01520209/document

Hochart C., (2007), « Simulation numérique et expérimentale de l'écoulement d'air et de l'accrétion de glace autour d'une pâle d'éolienne », Université du Québec à Chicoutimi., https://constellation.uqac.ca/435/

M. Dubosc, (2006), « Modélisation hors adaptation des performances individuelles d'un doublet d'hélices contrarotatives », UFR des sciences fondamentales et appliquées, Université de Poitiers. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01347214/

J.F. Kouakou, D. La Roche-Carrier, (2011), « Pâles pour éolienne 25 kW », Module des Sciences Appliquées, Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue. https://doczz.fr/doc/2522739/module-des-sciences-appliqu%C3%A9es

Flow Around an Inclined NACA 0012 Airfoil, Created in COMSOL Multiphysics 5.6 https://www.comsol.fr/model/flow-around-an-inclined-naca-0012-airfoil-14629

Published

2022-06-28

Issue

Section

Articles