Turbines hydrauliques - Capsules théoriques
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Plan du module
Introduction
L'hydroélectricité, une énergie renouvelable
Introduction
Hydraulique et hydroélectricité - Mise en oeuvre
Introduction
Aménagement typique d'une centrale hydroélectrique
Les caractéristiques de l'hydroélectricité
L'hydroélectricité dans le portefeuille énergétique mondial
Le contexte d'affaire en hydroélectricité
Conclusion
Hydraulique et hydroélectricité - Les enjeux du développement durable
Introduction
Efficacité énergétique et environnementale
Le taux de retour énergétique (TRE)
La production de gaz à effet de serre (GES)
Dangers et risques comparés des sources d'énergie
Emprises sur la biosphère
Consommation de matériaux
Conclusion
Brève initiation technique au monde de l'hydraulique
Introduction
Les types d'installation
Les types de turbine hydraulique
Pour une compréhension intuitive du fonctionnement d'une turbine hydraulique
Comparaisons entre les types de turbine
Rôle hydraulique des composants de la turbine
Introduction
La conduite forcée
La bâche spirale
L'avant-distributeur et les avant-directrices
Le distributeur et les directrices
La roue
L'aspirateur
Conclusion
Hydraulique de base pour les turbines
Introduction
Équations de la mécanique des fluides
Introduction
Continuité - conservation de la masse
Les lois de Newton - Équilibres statique et dynamique des forces
Introduction
L'équilibre des forces dans un champ d'accélération
Introduction
La pression due à la gravité - L'hydrostatique
Champ de pression généré par un tourbillon forcé
Champ de pression généré par un tourbillon libre
Conclusion
Équilibre dynamique des forces
Les deuxième et troisième lois de Newton
La relation d'Euler
Bernoulli - Conservation de l'énergie
L'équation de Bernoulli - conservation de l'énergie
Étude de l'aspirateur
Le cheminement de l'énergie hydraulique dans une installation hydroélectrique
Conclusion
Définitions importantes
Énergie locale et aux bornes
Puissance et rendement
Les lois de similitude et de transposition
Introduction
Les lois de similitude
Les lois de similitude - Utilité et définition
Application de la similitude mécanique à l'équation de Newton
Application de la similitude mécanique à l'équation de Bernoulli
Application de la similitude mécanique à un écoulement visqueux
Similitude complète : les conditions
Similitude partielle pour les machines hydrauliques
Effet d’une perturbation sur le fonctionnement d’une turbine hydraulique
Les nombres utilisés pour caractériser la similitude
Introduction
La vitesse spécifique
Le système n11-Q11
Le système CEI60193 ned-Qed
Le système de l'EPFL \varphi -\psi
Les collines de rendement, un outil de sélection
Conclusion
Les lois de transposition
Introduction
Les types de perte
Le traitement des pertes par le CEI60193
Autres méthodes pour calculer l'effet d'échelle
Conclusion
La cavitation dans les turbines
Cavitation - La théorie
Introduction
Cavitation - Un phénomène à expliquer
Effets de la cavitation sur le comportement des turbines
Le nombre de cavitation: définition et effet macroscopique sur le comportement de la turbine
La chute de rendement
La cavitation et Bernoulli
Calcul de la perte aspirateur contribuant au chiffre de cavitation
Cavitation et vitesse spécifique
L'effet des germes sur le comportement de la turbine hydraulique
Conclusion
Les manifestations de la cavitation dans une turbine hydraulique
Introduction
Observation de la cavitation dans le laboratoire hydraulique virtuel
La cavitation de sortie extrados
La cavitation d'entrée extrados
La cavitation d'entrée intrados
La torche
Les vortex de charge partielle
Les tourbillons de Von Karman
La cavitation marginale
Les matériaux anti-cavitation
Comparaison des différents matériaux
L'opération de la turbine : de la colline aux transitoires
Introduction
Le comportement de la turbine en régime stationnaire
Une vision statique du fonctionnement : la lecture de la colline
Les garanties de performance hydraulique
L'opération normale de la turbine
Le démarrage de la turbine
Opération en mode production et l'interaction avec le réseau
L'arrêt normal
L'opération et le comportement de la turbine en régime transitoire
Introduction
L'effet d'une variation d'ouverture sur les conditions hydrauliques - Cas 1, le coup de bélier de masse
Effet de la compressibilité de l'eau - Cas 2, le coup de bélier acoustique
Bilan par comparaison des résultats des différents modèles de simulation de coup de bélier
La méthode d'Allievi
Calcul d'un transitoire sur un groupe turbine alternateur avec la méthode d'Allievi
Méthode d'Allievi - généralisation pour pas de temps réduit
Conclusion
Hydraulique contemporaine
Introduction
La similitude des comportements mécaniques
Introduction
La similitude en déformation
La similitude en vibration
Les solutions environnementales
Introduction
L'amélioration des performances
Réduction des lubrifiants minéraux
Les turbines ichtyophiles
Augmentation de l'oxygène dissout
Conclusion
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