L'hélice

1.2.L’hélice :


C’est avant tout les pales de l’hélice qui permettent à l’hydrolienne de créer du courant électrique. C’est grâce à elles que la rotation du rotor est possible. Mais comment un courant marin peut-il faire tourner les pales d’une hélice ? Nous allons pouvoir expliquer ce phénomène grâce à la loi de Daniel Bernoulli.
Daniel Bernoulli (1700-1782) mathématicien et physicien suisse fondateur de l’hydrodynamique, il a découvert les principes de base du comportement d’un fluide.


Tout d’abord il faut savoir qu’une hélice doit être profilée, c'est-à-dire qu’elle possède une forme aérodynamique. C’est cette configuration qui permet l’application de la loi de Bernoulli.




Tout comme le vent pour les éoliennes, les courants marins exercent une force (notée F) sur les pales. Cette force se décompose en deux forces : la trainée (notée T) qui est négligeable ici puisqu’elle n’influe pas sur la mise en mouvement de l’hélice ; et la portance (notée P) qui est la cause de la rotation.


Le mouvement de l’eau se matérialise par des lignes de courant, ensembles ont les appelles tubes de courant. On considère que ces tubes ont une certaine section, et que le courant marin possède une certaine vitesse. Lorsqu’un tube du courant rencontre une pale d’hydrolienne une partie du tube peut s’étaler dans la partie creuse alors que l’autre se resserre sur la partie bombée.

Quand elle passe sur la partie bombée les lignes de courant se rapprochent et la section du tube diminue. Cela provoque une augmentation de la vitesse du courant, mais également une baisse de la pression (loi de Bernoulli). 

Cette dépression provoque une aspiration de la pale et la met donc en mouvement, c’est ce phénomène que l’on appelle portance. La vitesse de rotation de l’hélice est d’autant plus grande que la vitesse du courant l’est. L’équation de continuité explique ce phénomène, Le fluide (ici l’eau) étant incompressible, la quantité qui pénètre dans un volume donné est à tout instant égale à celle qui en sort, donc dans la section 1 la surface, S1, et plus grande que la surface, S2, de la section2.Pour respecter L’équation de continuité la vitesse de la section 2, V2 est plus important que celle de la section 1, V1.

La dépression se voit grâce à une expérience où l’on place des manomètres pour mesurer la pression du fluide déplacé au niveau des sections 1 et 2.




 Pour qu’une hydrolienne se mette en rotation il faut que la vitesse du courant soit s’au-moins de 2ms-1. Plus la vitesse du courant sera rapide plus la vitesse de rotation du rotor sera élevée, et donc plus l’hydrolienne sera rentable.