Dans cet article sera présenté le cahier des charges de la maquette de la Turbovoile que nous (BONARD Pierre et BAH Maxime, groupe de la Turbovoile pour les études techniques de l’IUT d’Evry Val d’Essonne à Brétigny-sur-Orge) avons rédigé afin de regrouper les problématiques que nous pourrions éventuellement rencontrer durant la réalisation de notre maquette. Vous pourrez ainsi suivre l’évolution de notre étude technique, semaines après semaines.
Cahier des charges
Introduction :
Nous avons pour projet d’étudier la Turbovoile de Cousteau-Malavard qui s’inscrit dans le cadre de notre étude technique à l’IUT d’Evry Val d’Essonne à Brétigny sur Orge, département GTE.
En 1980 la fondation Cousteau et le Ministère de l’Industrie cherchent à faire renaître la propulsion éolienne ; c’est dans ce cadre qu’ils ont contacté le professeur Malavard. Ces premières études donnèrent naissance au Moulin à vent, équipé d’un cylindre fixe mais orientable grâce à un volet, en partie constitué d’une grille par laquelle une aspiration pouvait être appliquée, appelée Turbovoile. Cette aspiration permettait d’empêcher le décollement de la couche limite, donc de dissymétriser l’écoulement et, par la suite, de créer la force de portance nécessaire au mouvement du navire.
Description du projet :
Objectifs :
- Construire une maquette de la Turbovoile
- Mesurer la Portance et la Traînée de la maquette dans la soufflerie
- Tester notre maquette sur un banc d’essai
C’est pourquoi nous allons réaliser une maquette de la Turbovoile de Malavard-Cousteau dans le cadre de notre étude technique et la tester dans la soufflerie de l’IUT GTE de Brétigny-sur-Orge et ainsi étudier les forces de Portances et Traînée sur la maquette.
Description générale :
Pour faciliter la conception de notre maquette, nous allons assimiler la Turbovoile de Cousteau-Malavard à un cylindre creux. L’aspiration sera produite par un petit ventilateur situé à l’intérieur du cylindre qui aspirera l’air par le biais d’une petite ouverture latérale sur toute la longueur du cylindre.
Critères d’acceptabilité :
- Adaptation sur le bras articulé de la balance aérodynamique
- Création et visualisation d’une portance et d’une traînée non négligeable
- Écoulement le moins turbulent possible pour une meilleure visualisation des résultats
- Possibilité de mise en place de la maquette sur un banc d’essai et de pouvoir observer son fonctionnement
Contraintes :
- Délais de finalisation du projet (JJ/MM/2011)
- Délais de livraison du matériel (JJ/01/2011)
- Dimensions de la soufflerie (35 m x 35 m)
- Vitesse d’aspiration de la soufflerie (entre 5 m/s et 40 m/s)
- Précision de la balance aérodynamique (au Newton près)
- Poids de la maquette (influence sur la jauge de déformation)
- Adaptation de la maquette sur le bras articulé (démultiplicateur de forces afin de mieux visualiser les phénomènes escomptés)
- Reynolds peu élevé pour un écoulement moins perturbé
- Dimensions du cylindre par rapport au système d’aspiration
- Système d’aspiration le plus performant pour un meilleur rapport Portance / Traînée
- Matériaux utilisés pour la réalisation de la maquette (ni trop lourd, ni trop léger)
Déroulement du projet :
Critères de conception :
Notre maquette sera donc un cylindre creux (que nous pourrons peut-être par la suite retravailler afin de mieux le profiler), bouché en son extrémité basse afin de créer un support pour la balance aérodynamique. Enfin, ce cylindre sera muni d’un grillage verticale fin sur 1/4 de sa surface latérale. Les dimensions de la maquette sont les suivantes :
- D(Diamètre cylindre) = 100 mm
- L(Longueur cylindre) = 400 mm
- L(Grille) = 350 mm
Notre pré-étude nous a permis d’obtenir la vitesse optimale pour le système d’aspiration qui doit permettre d’aspirer l’air à une vitesse de 0.55 m/s soit environ un débit de 54 m3/h.
Voici ci-dessous un tableau récapitulatif de l’avancement de notre projet suivant les séances :
N° de la séance
Objectifs
Nombres d’heures
1
Recherche d’informations sur la Turbovoile
3h
2 et 3
(Pré-étude)
Familiarisation avec FEMlab
Simulations pour obtenir une plage de données
Détermination de la plage de fonctionnement
3h
3h
2h
4
Choix des critères de dimensionnement de la maquette
4h
5
Rédaction du cahier des charges
4h
6
Détermination des matériaux de construction
4h
7
Élaboration des plans de la maquette sur Auto CAD
Choix d’un type de ventilateur associé à la maquette
2h
2h
8
Finalisation des plans de la maquette sur Auto CAD
2h
Jeu de briques
Snake
Pacman
Bubble