Le point de fonctionnement d'une turbine helice, est défini par la vitesse de rotation et la vitesse de déplacement du fluide. La turbine hélice doit avoir un vrillage optimisé pour son point de fonctionnement. L' optimisation de la turbine hélice passe par l' analyse de ses performances aux différents points de fonctionnements.

Pour une turbine hélice transformant l'energie d'un courant de fluide en couple de rotation sur un arbre, La vitesse de rotation réelle de l'helice de captage d'energie sera celle qui équilibre:

  • le couple moteur produit par l'hélice lors du passage du fluide dans ses pales,
  • et le couple résistant produit par le générateur auquel est couplé cette helice.

Pour une helice de type propulsive, le couple moteur est celui du moteur de l'avion ou du bateau, et la vitesse de rotation sera stabilisée lorsque le couple resistant de l'hélice sera egal au couple moteur.

La démarche est similaire pour une helice de captage ou de propulsion, il faut trouver le point d'équilibre entre le couple moteur et le couple résistant. C'est le point d'intersection des courbes de couple de l'hélice et du générateur ou moteur , en fonction de la vitesse de rotation.

Pour déterminer quelle sera la vitesse de rotation de votre système generateur/helice, il suffit de superposer la courbe de couple de l'hélice et la courbe de couple donnée pour la génératrice. Voyons cela en détail dans cet exemple de saisie de la courbe de couple dans le logiciel Heliciel et de verification du point de fonctionnement:

courbe moteur

Il est ainsi possible d' entrer plusieurs couple représentant plusieurs moteurs ou générateur (3 courbes moteurs dans l' exemple ci dessous) et de lancer une édition de courbes de performances en fonction de la vitesse de rotation pour visualiser directement les vitesses de rotation et les performances d'une même hélice montées sur une gamme de moteurs ou générateurs de puissances différentes:

vitesses

Ici nous trouvons donc que:
  • l'hélice montée sur le moteur ou generateur dont le couple est décrit par la courbe 1 fonctionnera a 1300 Rpm
  • l'hélice montée sur le moteur ou generateur dont le couple est décrit par la courbe 2 fonctionnera a 1750 Rpm
  • l'hélice montée sur le moteur ou generateur dont le couple est décrit par la courbe 3 fonctionnera a 2400 Rpm
Nous pouvons aussi superposer les données de puissance et de poussée afin de connaître les performances du système dans les trois cas :

puissance traction

Ici nous trouvons donc que:
  • l'hélice montée sur le moteur ou generateur dont le couple est décrit par la courbe 1 fournira une poussée de 150 newton a 1300 Rpm avec une puissance a l'arbre de 300 watts environ
  • l'hélice montée sur le moteur ou generateur dont le couple est décrit par la courbe 2 fournira une poussée de 250 newton a 1750 Rpm avec une puissance a l'arbre de 1200 watts environ
  • l'hélice montée sur le moteur ou generateur dont le couple est décrit par la courbe 3 fournira une poussée de 550 newton a 2400 Rpm avec une puissance a l'arbre de 3400 watts environ