Différences

Ci-dessous, les différences entre deux révisions de la page.

--- wiki:projet:l3phys2021:lu3py024g7 [2021/04/28 18:23]
martina.mai@etu.sorbonne-universite.fr
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martina.mai@etu.sorbonne-universite.fr
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-<fs xx-large>Hydrolienne</fs>
+<fs xx-large>**Hydrolienne** </fs>
+----
 __Etudiants :__
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 ferdinand.claude@lkb.upmc.fr
-**Introduction**
-**Diagramme de Gantt**
+----
+<fs xx-large>Diagramme de Grant </fs>
 https://1drv.ms/x/s!ApiqaQn5ETP6lif3mGx97rtn36qG?e=GWYIDx
-**Journal de bord**
+----
+<fs xx-large> Journal de bord </fs>
 **03/02/2021 - Tout le groupe en distanciel **
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-**Au cours des dernières semaine Joas a modélisé le profil des hélices de l'hydrolienne.**
+**Au cours des dernières semaines Joas a modélisé le profil des hélices de l'hydrolienne.**
-Dessin 3D réaliser avec Inventer Autodesk.
+Dessin 3D réalisé avec Inventer Autodesk.
 {{:wiki:projet:l3phys2021:whatsapp_inventor_1.jpeg?400|}}
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 **17/03/2021 - David, Joas, Martina et Charline en présentiel**
-Nous avons calculer notre débit volumique. Pour cela nous avons utilisé un tuyau dont la section sortante est réduite : elle est de S=38mm^2. Avec un bac on rempli l'eau sur une certaine durée et on mesure la masse obtenue. Sachant que la masse volumique de l'eau est d'environ de ρ=997kg/m^3 on trouve que notre débit volumique est
+Nous avons calculer notre débit volumique. Pour cela nous avons utilisé un tuyau dont la section sortante est réduite. Le diamètre est de 7mm. Ainsi, la section S=pi*r^2 nous donne S=38mm^2. On a rempli notre bac d'eau tout en chronométrant la manipulation et on mesure la masse obtenue. En 20s nous avons une masse d'eau de 3098g. Sachant que la masse volumique de l'eau est d'environ de ρ=997kg/m^3 on trouve que notre débit volumique est
 Dv=m/ρΔt=1,54X10^(-4). Grâce à notre section de tuyau on retrouve la vitesse de notre fluide : v=Dv/S=4,03 m/s.
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 {{:wiki:projet:l3phys2021:bac.jpg?400|}}  {{:wiki:projet:l3phys2021:balance.jpg?400|}}
-Pour la suite, après avoir confectionné notre hydrolienne, il faudra calculer sa vitesse de rotation pour ensuite trouver le nombre de tour par minute. Pour cela on utilisera des bilan de moment cinétique et des bilan d'énergie mécanique. On aura besoin de trouver le couple de force exercé sur notre turbine qui est égale à la force de pression de notre fluide x le diamètre de notre turbine. La pression sera trouvé grâce a l'équation de bernoulli en négligeant la différence d'altitude.
+Pour la suite, après avoir confectionné notre hydrolienne, il faudra calculer sa vitesse de rotation pour ensuite trouver le nombre de tour par minute. Pour cela on utilisera des bilan de moment cinétique et des bilan d'énergie mécanique. On aura besoin de trouver le couple de force exercé sur notre turbine qui est égale à la force de pression de notre fluide x le diamètre de notre turbine. On peut retrouver les forces de pression grâce a l'équation de bernoulli, seulement dans la mesures ou ses hypothéses sont vérifié. Nous négligerons alors la différence d'altitude.
+**Au cours de la semaine, nous avons réfléchi à la conversion mécanique/électronique**
+__Flux Magnétique:__
+Φ = B.S avec B en [T] S en [m^2]
+Φ=B.Scos(α). α angle en S et B
+Dans une bobine Φtot est proportionnel a N*Φ. Où N est le nombre de spires.
+__Induction magnétique:__
+Lorsque la surface d’un circuit est soumise à une variation du flux magnétique, cette variation génère un potentiel, une tension au bornes de ce circuit. F est la force électromotrice en V
+dΦ/dt ≠ 0 =>Tension électrique
+Maxwell-Faraday nous donne: ∇^E=-∂B/∂t
+Réalisons un cas simple, tel qu'un cadre conducteur avec un barreau conducteur:
+avec W l’énergie P la puissance  F la force électromotrice en V
+Wmot=Fmot.Δx=B.I.L.Δx et ΔΦ=-B.L.Δx => Wmot=-ΔΦ.I
+P=U.I =>  Wél=U.I.Δt=-ΔΦ.I => U=-ΔΦ/Δt
+Si on généralise à N spires U=-N.ΔΦ/Δt et l’intensité du courant induit I= -(N/R)*(ΔΦ/Δt)
+__Conclusion:__
+{{:wiki:projet:l3phys2021:7.png?400|}}
+Puis que  Pélec=U.I alors Pélec et fonction de B, S, N c'est-à-dire les dimensions physique de notre alternateur.
+Or nous ne fabriquons pas d’alternateur, notre alternateur est fourni par l’Université. Nous ignorons le nombre de bobines, de spires ainsi que les dimensions du rotor et du stator de l’alternateur.
+Le rendement total de notre hydrolienne dépend fortement des paramètres de l’alternateur. Si le rendement est trop faible il faudrait alors optimiser un alternateur selon les caractéristiques de l'hydrolienne.
 **24/03/2021 - David, Joas, Martina et Charline en présentiel**
-Dans la semaine, Joas a fait imprimer le modèle de notre Hydrolienne, après plusieurs échecs,
+Dans la semaine, Joas a fait imprimer le modèle de notre Hydrolienne, après plusieurs échecs d'impressions,
 {{:wiki:projet:l3phys2021:whatsapp_image_2021-04-28_at_20.18.45.jpeg?400|}}
-voici les pièces:
+voici les résultats:
 {{:wiki:projet:l3phys2021:hydrolienne.jpg?400|}}
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 {{:wiki:projet:l3phys2021:pb_pale.jpg?400|}} {{ :wiki:projet:l3phys2021:whatsapp_video_2021-03-24_at_18.08.57_1_.mp4 |}}
-Pour récupérer la puissance électrique fournie par notre hydrolienne on a pensé à utiliser un programme arduino qui lit la tension reçue U. On utilise une résistance dans notre montage afin de récupérer la valeur de l'intensité I=U/R puis on retrouve la puissance P=U*I. Cependant notre programme n'est pas encore au point car il ne fonctionne pas.
+-Pour récupérer la puissance électrique fournie par notre hydrolienne on a pensé à utiliser un programme arduino qui lit la tension reçue U. On utilise une résistance dans notre montage afin de récupérer la valeur de l'intensité I=U/R puis on retrouve la puissance P=U*I. Cependant notre programme n'est pas encore au point car il ne fonctionne pas.
 {{:wiki:projet:l3phys2021:code.png?400|}}
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-**
-/03/2021 - - David, Joas, Martina et Charline en présentiel**
+**31/03/2021 - - David, Joas, Martina et Charline en présentiel**
 Dans la semaine, Joas a réussi à réimprimer les pièces manquantes de la semaine dernière. On a trouvé un manchon (adaptateur pour fixer l'alternateur à la tige) et une tige filletée afin de relier l'hydrolienne et l'alternateur.
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 L'objectif aujourd'hui est de terminer le montage électronique avec Arduino, afin d'observer la tension et la puissance. Cependant, l'experience ne s'est pas passé comme prévu, l'hydrolienne ne tournait plus ! Malheureusement, ceci était le premier des nombreux obstacles que nous allions rencontrer. Après avoir rempli et vidé le bac d'eau à de nombreuses reprises et tenter désespéremment de refaire marcher notre hydrolienne, nous en avions conclu que notre système comporte des failles. En effet, on a remarqué que la différence par rapport aux autres semaines, était que nous avions placé notre bac d'une autre manière. Cela signifie qu'en plus de l'angle d'incidence de l'eau, et la position du tuyau par rapport aux pâles, il y aussi le reste du tuyau qui avec son poids et la façon dont nous le placons interfère sur notre système. Après plus de deux heures de manipulations sur l'hydrolienne avec David et Joas d'un côté et sur Arduino de l'autre avec Martina et Charline; nous avons enfin résolu les problèmes que nous rencontriions depuis le début de la séance.
-Notre montage Arduino ne fonctionnait pas la semaine dernière. Avec un voltmètre nous trouvons une tension d'environ 7V. Comme Arduino ne peut pas mesurer une tension supérieure à 5V, nous avons fait un pont diviseur de tension avec deux résistances de 1000 ohm. Voici le code Arduino utilisé et le montage :
+Notre montage Arduino ne fonctionnait pas la semaine dernière. Avec un voltmètre nous trouvons une tension d'environ 7V. Comme Arduino ne peut pas mesurer une tension supérieure à 5V, nous avons fait un pont diviseur de tension avec deux résistances de 100 ohm. Pour le code, nous l'avons adapté pour obtenir les deux tensions aux bornes de chaque résistance ( pour s'assurer qu'elles sont bien égales) puis la tension totale.
+Voici le code Arduino utilisé et le montage :
+{{:wiki:projet:l3phys2021:capture_d_ecran_2021-04-28_a_21.22.19.png?400|}} {{:wiki:projet:l3phys2021:code_arduino.jpeg?400|}}
+Et voici les résultats obtenus :
+{{ :wiki:projet:l3phys2021:resultat_arduino.jpeg?600 |}}
+**22/04/2021 Joas en présentiel**
+Grâce à une caméra  waterproof, nous avons réalisé plusieurs vidéos afin de déterminer la vitesse angulaire de l’Hydrolienne.
+__60 image par seconde UHD:__
+{{ :wiki:projet:l3phys2021:uhd_60ips.mp4 |}}
+Ici il est impossible de déterminer la position des hélices, le nombre d'image par seconde est proche de la vitesse de rotation.
+__120 image par seconde HD:__
+{{ :wiki:projet:l3phys2021:hd_240ips.mp4 |}}
+__240 image par seconde au ralenti *1/8:__
+{{ :wiki:projet:l3phys2021:bad_quality_480ips_ralenti.mp4 |}}
+Nous avons réalisé un pointage à l’aide de PyMecaVideo, puis avec le logiciel Qtiplot nous avons tracé la position d’une hélice en fonction du temps afin de déterminer graphiquement la vitesse.
+{{:wiki:projet:l3phys2021:etalonnage.png?400|}}
+{{:wiki:projet:l3phys2021:pointage.png?400|}}
+{{:wiki:projet:l3phys2021:resultats_pointage_hydrolienne.png?400|}}
+{{:wiki:projet:l3phys2021:graphe1.jpeg?400|}}
+Nous constatons également que lorsque l'écoulement n’est pas correctement positionné la vitesse est quasiment divisée par 2. Il faut donc avoir une maîtrise et une précision de l’écoulement du fluide sur l'hélice, pour avoir le meilleur rendement. Il est plus difficile à échelle réelle de maîtriser ces paramètres.
+**28/04/2021 Martina et Joas en présentiel**
+Vérification des données et des résultats trouver pendant tout le semestre.
+{{ :wiki:projet:l3phys2021:verification.mp4 |}}
+----
+__<fs xx-large>Étude théorique réalisée au cours du semestre, en dehors des séances:</fs>__
-**Étude théorique réalisée au cours du semestre, en dehors des séances**
 __Écoulement théorie:__
-{{:wiki:projet:l3phys2021:capture_d_ecran_2021-04-19_a_13.25.52.png?600|}}
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 P méca= Γ.w
+__**Résultats:**__
+Au cours de nos séances, nous avons pu déterminer expérimentalement chaque paramètre de nos équations.
+NB: Lors de nos calculs nous estimons des erreurs, nous faisons ensuite un calcul d’incertitude tel que:
+A = B.(C/D) => lnA= lnB +ln C - ln D => dA/A= dB/B + dC/C - dD/D => dA=A*(dB/B + dC/C - dD/D)
+__Résultats expérimentaux:__
+Rayon point d’impact/centre: R=0,06 m
+Débit massique Dm= 0,1534 ± 0,015  kg/s
+Diamètre du tuyau: d=7mm
+Surface de la section du tuyau: S=38*10^6 m^2
+Débit Volumique: Dv=(1,53 ± 0,15)*10^-4 m^3/s
+Vitesse du fluide avant impact: V1= 4,024 ± 0,4 m/s
+Intensité électrique: I=35 mA
+Tension électrique: U= 7 V
+Wlim la vitesse angulaire à t grand: Wlim= 48,317 ± 6 rad/s
+Le temps caractéristique de la vitesse angulaire: 𝛕=J/2DmR^2 en s
+Izz le moment d'inertie de l’hydrolienne: J
+On a :
+P méca= Γ.w=Γ*(Aexp(-t/𝛕) + wlim)= (Jd(Aexp(-t/𝛕) + wlim)/dt + DmR(2(Aexp(-t/𝛕) + wlimR-2V1))(Aexp(-t/𝛕) + wlim)
+Nous réalisons notre étude a t>>𝛕, de sorte à ce que la vitesse angulaire ne soit plus en régime transitoire.
+Aexp(-t/𝛕) tend donc vers 0 et W(t) vers Wlim. Ces approximations sont valables puisque nous avons réalisé nos mesures à t grand, tel que W(t) soit constant.
+Nous avons donc:
+dW/dt = 0 =>  Pméca= DmR(2(wlim)R-2V1)*wlim   Pélec=U*I
+Rendement: Ɣ =Pélec/Pméca= (U*I) /  DmR(2(wlim)R-2V1)*wlim
+__Analyse numérique:__
+Puissance mécanique "consommée": Pméca=-1,00W
+Puissance électrique “produit”: Plectrique= 245 mW
+__Rendement:__  Ɣ= 24,5%

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