VERIFICATIONS DES PROGRAMMES

Emplacement Nom	But	Libellé	Sortie
@matlab/abaque0.m	Trace un abaque de puissance pour éoliennes basse puissance	>>abaque0	Graphe
@matlab/abaque_g.m	Trace un abaque de puissance pour éoliennes toutes puissances	>>abaque_g	Graphe
@matlab/data_1	Données utilisables en variables globales pour tous les programmes	>>data_1 >>DispData	Récupération possible des données, pour vérifications, dans un fichier texte DispData.txt
@matlab/Disp_Data.m	Écrire les résultats des données	>>DispData	Fichier texte DispData.txt
@matlab/general/eol_gen.m	Simulation du cas le plus général, d'un câble avec traînée	>>eol_gen	Récupération possible des données, pour vérifications, dans un fichier texte eol_gen.txt
@matlab/disp_gen.m	Écrire les résultats des données	>>disp_gen	Fichier texte eol_gen.txt
@matlab/long_cab.m	Donne la longueur de câble en fonction de la vitesse de vent, pour des altitudes 2100 à 500 m	>>long_cab	Série de courbes
@matlab/altcourb.m	A longueur de câble imposée, donne l'altitude en fonction de la vitesse du vent de 0 à 30 m/s	>>altcourb	Série de courbes
@matlab/rapatrie.m	Trajectoire de retour du ballon dans un vent de 30 m/s	>>rapatrie	Une courbe-trajectoire
Fonctions donnant des sorties écran
@matlab/altitude.m	Calcule, avec les caractéristiques de data_1, notamment la vitesse W du vent, l'altitude connaissant la longueur de câble	>>altitude(L)	Une valeur de H
@/matlab/dist_new.m	Calcule la distance sol connaissant l'altitude H sous un vent de 30 m/s	>>dist_new(H)	Une valeur D
@/matlab/long_new.m	Calcule la longueur de câble connaissant l'altitude H sous un vent de vitesse inférieure ou égale à 30 m/s. Son dernier terme la vitesse limite de vent L=long_new(500);W=L(length(L))-1; plot(L(1:W))	>>long_new(H)	Tableau de L(2:W) et une courbe de L fonction du vent de avec le petit programme
@/matlab/position.m	Donne longueur de câble et distance horizontale, connaissant l'altitude H sous le vent choisi dans data_1	>>position(H)	W fixé dans data_1 Deux valeurs D et L

@/matlab/iso_mass.m	Résolution complète du problème du câble iso contrainte, sans traînée, connaissant l(altitude de travail H et le matériau avec choix=1 pour le carbone et choix=2 pour l"acier	>>iso_mass(H,choix)	Récupération possible des données, pour vérifications, dans un fichier texte iso_mass.txt
@/matlab/iso_cont	Affiche à l'écran l'essentiel des variables du cas de câble iso contrainte, en fixant l'altitude de travail dans le programme	>>iso_cont	Hmax,L,T0,T1,T1_max,teta0, teta1_local,S0,S1,D,M_cable,
@/matlab/D_cas2.m	Calcule la distance horizontale D, dans les conditions données dans data_1, connaissant l'altitude. Ceci avec ou sans traînée, suivan,t la valeur de la variable presence	>>data_1; >>D_cas2(H)	Valeur de D
@/matlab/L_cas2.m	Calcule la longueur de câble L D, dans les conditions données dans data_1, connaissant l'altitude. Ceci avec ou sans traînée, suivan,t la valeur de la variable presence	>>data_1; >>L_cas2(H)	Valeur de L
@/matlab/Cx_aerod.m	Calcule le Cx total du ballon en fonction de la vitesse du moment W	Cx_aerod(vitesse);	Une valeur du Cx
Fonctions utilisées dans les simulations, sans sorties écran
G_totale.m G_train.m F_train.m L_train.m
VISUALISATIONS
@/matlab/altitud1.m	Visualise l'influence de la portance du ballon par le paramètre Z = R1y/R1x, sur l'altitude suivant la longueur du câble	>>altitud1	Graphe de plusieurs courbes
@/matlab/altitud2.m	Variation d'altitude suivant la longueur du câble et la vitesse du vent	>>altitud2	Graphe de plusieurs courbes
@/matlab/altitud3.m	Donne le profil du câble, connaissant la longueur du câble et la vitesse du vent ( à fixer dans ce programme )	>>altitud3	Une courbe profil du câble
@/matlab/sim_cas1.m	Donne le profil du câble, connaissant la longueur du câble ( à fixer dans ce programme ) et la vitesse du vent définie dans data_1	>>altitud3	Une courbe profil du câble

SIMULATIONS SIMULINK
simeole.m sim_eole.m simtrain.m

Dans ce programme sont définies toutes les grandeurs utiles aux simulations, transmises en variables globales à l'espace de travail Matlab:

global R1x R1y Z coeff Lmax R1x_max R1y p f_etoile T0 omega limite_elastique sigma _max coeff_securite Rayon_ext Rayon_int Hauteur volume masse_helium masse_eolienne archimede Cx_cable Cx Cx_total Hmax Hs W teta_fin teta0 surface _ballon presence choix

Ballon : Rayon_ext Rayon_int Hauteur volume surface _ballon masse_helium masse_eolienne archimede ( poussée d'Archimède )

R1y force de traînée sur le ballon, comprenant traînée aérodynamique et force réactive sur l'éolienne, les 2 dépendant de la vitesse du vent, modélisation par la fonction @/matlab/Cx_aerod(W)

W Vitesse actuelle du vent Wmax vitesse maximale autorisée de fonctionnement, au dessus, on rapatrie le ballon

Câble : p masse linéique f_etoile force linéique de traînée, modélisée dans data_1 T0 tension au sol omega masse volumique du matériau du câble

limite_elastique limite élastique (RDM) du matériau sigma _max contrainte limite admissible en dimensionnement coeff_securite coefficient de sécurité adopté

presence valeur 0 ou 1 pour mettre ou enlever la traînée choix valeur 1 pour un câble carbone et 2 pour un câble acier.

Masses annexes : masse_helium masse de gaz masse_eolienne masse de l'éolienne seule

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* DONNEES EOLIENNE VOLANTE *
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Après exécution du programme data_1.m
Ecriture dans DispData.txt (répertoire de travail)
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B: Conditions du calcul
Câble avec traînée

Longueur choisie du câble L= 600 m

Vitesse de vent W = 15 m/s

Force verticale = 2680 N

Force horizontale = 1.059e+004 N

Cx du câble= 0.45 A MIEUX PRECISER

Traînée verticale sur le câble = -7.024 N

Traînée horizontale sur le câble = 1.677 N

Tension du câble sous le ballon = 1.092e+004 N

Inclinaison du cable sous le ballon = 14.21 °

C: Précisions mécaniques sur le câble

NB1:Le câble est conçu pour les conditions limites d'utilisation:
Un vent maximum de 30 m/s
Une tension maximum de 4.243e+004 N
Une longueur maximum de 737.2 m
NB2:La masse du câble pourrait être réduite pour une application spécifique
En réduisant le coefficient de sécurité
En améliorant le matériau
En précisant bien l'altitude de fonctionnement
En limitant l'utilisation par vents forts

Limite élastique ( acier ) = 70 daN/mm²

Masse volumique = 7800 kg/m3 ( pour un acier )

Coefficient de sécurité = 2

Limite de résistance choisie= 35 daN/mm²

Masse linéique = 0.3706 kg/m

Masse du câble = 222.4 kg

Longueur choisie du câble = 600 m

D: Caractéristiques du ballon

Le ballon est un cylindre torique à bords arrondis

Rayon extérieur Re= 6 m

Rayon intérieur Ri= 4 m

Hauteur H= 6 m

Volume= 426.3 m3

Surface ballon= 62.83 m²

Cx du ballon seul= 0.45 A MIEUX PRECISER

Cx du ballon + éolienne= 1.161 pour la vitesse 15 m/s

Masse d'hélium= 76.74 kg

Masse de l'éolienne= 200 kg

Poussée d'Archimède créée= 5395 N

********** FIN DES SORTIES **********

L=600 m, W=15 m/s, câble carbone coefficient de sécurité k=2, dans le cas sans traînée D=583 m et H=140 m

b) Dx_cas2.m -----> OK Calcul de la distance horizontale en fonction de l'altitude

Dx_cas2 (88.64) redonne bien une distance de 592 m, pour les conditions ci_dessus

c) Lx_cas2.m -----> OK Calcul de la longueur de câble en fonction de l'altitude

Lx_cas2 (88.64) redonne bien une longueur de câble de 600 m , pour les conditions ci_dessus

Le programme iso_mass.m ( écrire iso_mass(H ) où H est l'altitude ), donne une sortie texte dans iso_mass.txt

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* DONNEES ET CALCULS EOLIENNE VOLANTE *
* ------------------------ *
* CÂBLE ISO CONTRAINTE *
* Sans traînée *
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Après exécution du programme iso_mass(500)
Ecriture dans iso_mass.txt (répertoire de travail)
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B: Conditions du calcul
Câble sans traînée

Altitude choisie du ballon H= 500 m

Vitesse de vent W = 15 m/s

Force verticale = 2680 N

Force horizontale = 1.059e+004 N

Tension du câble sous le ballon = 1.092e+004 N

Inclinaison du cable sous le ballon = 14.21 °

C: Précisions mécaniques sur le câble

NB1:Le câble est conçu pour les conditions limites d'utilisation:
Un vent maximum de 30 m/s
Une tension maximum de 1.663e+004 N
Une longueur maximum de 6572 m
NB2:La masse du câble pourrait être réduite pour une application spécifique
En réduisant le coefficient de sécurité
En améliorant le matériau
En précisant bien l'altitude de fonctionnement
En limitant l'utilisation par vents forts

Limite élastique ( carbone ) = 160 daN/mm²

Masse volumique = 2000 kg/m3 ( pour le carbone )

Coefficient de sécurité = 2

Limite de résistance choisie= 80 daN/mm²

Masse linéique moyenne (** car la section varie **) = 0.04131 kg/m

Section sous le ballon S1 = 20.79 mm²

Section au sol S0 = 20.53 mm²

Masse du câble = 94.38 kg

Longueur calculée du câble = 2284 m

D: Caractéristiques du ballon

Le ballon est un cylindre torique à bords arrondis

Rayon extérieur Re= 6 m

Rayon intérieur Ri= 4 m

Hauteur H= 6 m

Volume= 426.3 m3

Surface ballon= 62.83 m²

Cx du ballon seul= 0.45 A MIEUX PRECISER

Cx du ballon + éolienne= 1.161 pour la vitesse 15 m/s

Masse d'hélium= 76.74 kg

Masse de l'éolienne= 200 kg

Poussée d'Archimède créée= 5395 N

********** FIN DES SORTIES **********

1 -@/matlab/general/eol_gen.m Tout repose sur ce programme qui utilise dans son script, le fichier data_1 des données. Donc, il faut d'abord paramétrer data_1 correctement, puis donner essentiellement L et Hmin et erreur dans eol_gen

L pour la longueur et Hmin pour altitude de sécurité minimale, erreur est la valeur choisie pour la précision des forces.

NB : Si erreur est trop petite le programme échoue et il faut resserrer le maillage, le programme peut alors durer 1 mn pour une précision de 3 N !!!

L'exécution est relativement longue, car il y a un double balayage d'inconnues pour la recherche de la solution

2 - @/matlab/general/disp_gen.m donne en sortie les résultats récupérés dans un fichier texte eol_gen.txt, pour consultation

Sans traînée, pour le vent choisi, l'altitude atteinte serait de 185 m

Calcul terminé pour le cas de vent 15 m/s

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* CALCULS GENERAUX EOLIENNE VOLANTE *
* ------------------------ *
* CHOISIR la longueur L DANS EOL_GEN.M ) *
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Exécution du programme eol_gen.m
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NB: L'algorithme de calcul n'affine les forces qu'à 3.425 N près dans cette simulation

Altitude - pensez à NB - qui serait atteinte sans traînée = 185 m
*************

A: Positionnement du ballon avec traînée

Altitude = 185.3 m

Distance sol = 778.2 m

Longueur de câble = 800 m

B: Conditions du calcul

Vitesse de vent W = 15 m/s

Force verticale = 2680 N

Force horizontale = 1.059e+004 N

Cx du câble= 0.45 A MIEUX PRÉCISER

Traînée verticale sur le câble = -7.024 N

Traînée horizontale sur le câble = 1.677 N

Tension du câble sous le ballon = 1.092e+004 N

Inclinaison du câble au sol = 12.27 °

Inclinaison du cable sous le ballon = 14.21 °

C: Précisions mécaniques sur le câble

NB1:Le câble est conçu pour les conditions limites d'utilisation:
Un vent maximum de 30 m/s
Une tension maximum de 1.663e+004 N
Une longueur maximum de 6572 m
NB2:La masse du câble pourrait être réduite pour une application spécifique
En réduisant le coefficient de sécurité
En améliorant le matériau
En précisant bien l'altitude de fonctionnement
En limitant l'utilisation par vents forts

Limite élastique (carbone ) = 160 daN/mm²

Masse volumique = 2000 kg/m3 ( pour le carbone )

Coefficient de sécurité = 2

Limite de résistance choisie= 80 daN/mm²

Masse linéique = 0.04158 kg/m

Poids du câble = 33.26 kg

D: Caractéristiques du ballon

Le ballon est un cylindre torique à bords arrondis

Rayon extérieur Re= 6 m

Rayon intérieur Ri= 4 m

Hauteur H= 4 m

Volume= 426.3 m3

Cx modélisé du ballon pour le vent actuel= 1.161 A MIEUX PRECISER ENCORE( fonction Cx_aerod(W)

Masse d'hélium= 76.74 kg

Masse de l'éolienne= 200 kg

Poussée d'Archimède créée= 5395 N

********** FIN DES SORTIES **********
Programmes nécessaires :
gen_eol.m programme général
simeole.m simulation simulink
data_1.m données d'initialisation
simtrain.m simulation simulink
disp_gen.m programme d'écriture des résultats
Fonctions utilisées
G_totale.m intégration système différentiel 3 inconnues
G_train.m intégration système différentiel 5 inconnues

Ce calcul a demandé l'exécution de simeole.m 3245 fois
et celui de simtrain.m 1 fois

***************** FIN ****************

Ces programmes sont stockés dans C:/@matlab/general

Vous retrouverez un fichier texte de ces sorties dans eol_gen.txt