Publication

Theoretical efficiency of a wind turbine in non-uniform base flow: Revisiting the Betz–Joukowsky limit

2026

Résumé

Classical one-dimensional momentum theory suggests that there is an upper limit to the power that can be extracted from the available wind resource. In the present work, we relax the assumption of constant velocity and investigate how the power efficiency of a turbine is affected by a non-uniform velocity field in the base flow. The analysis shows that a non-uniform base flow velocity in the streamwise direction can increase or decrease the maximum theoretical efficiency of a turbine for accelerating or decelerating flow, respectively. Furthermore, the effect of cross-stream flow shear on the maximum theoretical efficiency of a turbine is discussed.

Source officielle

https://infoscience.epfl.ch/entities/publication/913143d6-e50a-4d2f-b6aa-4f75164690c7

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Concepts associés (32)

Rendement (physique)

En physique, le rendement est défini comme une grandeur sans dimension qui caractérise l'efficacité d'une transformation, physique ou chimique. En physique, la grandeur caractérise généralement la conversion d'une forme d'énergie en une autre. Pour un système réalisant une conversion d'énergie (transformateur, moteur, pompe à chaleur), le rendement est défini par certains auteurs comme étant le rapport entre l'énergie recueillie en sortie et l'énergie fournie en entrée, qui confond alors les termes d'efficacité thermodynamique et de rendement thermodynamique.

Efficacité énergétique (thermodynamique)

En physique et ingénierie mécanique, l'efficacité énergétique (ou efficacité thermodynamique) est un nombre sans dimension, qui est le rapport entre ce qui peut être récupéré utilement de la machine sur ce qui a été dépensé pour la faire fonctionner. Aux États-Unis, pour les appareils et équipements résidentiels, elle est déterminée par le facteur énergétique (energy factor). Cette notion est souvent confondue avec une définition du rendement thermodynamique, pour des systèmes dont l'efficacité énergétique théorique maximale est inférieure à un, comme les moteurs dithermes ou les moteurs électriques.

Vecteur vitesse

Le vecteur vitesse, nommé parfois vélocité, est une notion de physique qui à la différence de la vitesse comprend un déplacement vers un point. Par exemple, une voiture a une vitesse de 60 km/h mais a une vélocité de 60 km/h vers le nord, le nord étant un point de référence ou de destination pour la voiture. Le terme vélocité est tiré des mots latins velocitas et velox signifiant respectivement rapidité, vitesse, et rapide, prompt, véloce, mots ayant eux-mêmes une origine obscure, mais supposé étant lié à la racine proto-indo-européenne wegh- signifiant "aller, bouger," et "transport dans un véhicule".

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