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Cours
Responsable(s) Daniel Rousse

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Descriptif du cours

Ce cours vise à :

  • faire connaître la ressource hydraulique, son potentiel et sa place dans le bilan énergétique;
  • initier les étudiants à la conception des turbines hydrauliques et au contexte du développement d’un projet hydroélectrique;
  • optimiser les paramètres de dimensionnement d’une turbine hydraulique et étudier son impact sur la centrale;
  • permettre aux étudiants de maîtriser les paramètres d’optimisation pour un développement durable à partir de la ressource hydraulique, dont le retour sur l’investissement, l’efficacité énergétique, la fiabilité et l’empreinte écologique;
  • initier les étudiants à l’interaction de la turbine hydraulique avec machine synchrone.

Principaux composants des groupes turbines-alternateurs et leurs rôles. Types de turbines : Francis, Pelton, Kaplan et à hélice. La mécanique des fluides pour les turbines hydrauliques (triangle de vitesses, torche, régimes d’opération et les transitoires, cavitation) et les lois de similitude et de transposition (incluant les nombres utilisés pour caractériser la similitude : vitesse spécifique, etc.) permettant de dimensionner et concevoir les turbines. Présentation des composants mécaniques de la turbine, leurs chargements, leurs critères de conception et la logistique du montage au site. Mécanique de la roue, la conception, les matériaux les méthodes de fabrication et les méthodes d’inspection non destructives. Validation des performances hydrauliques sur modèle réduit et sur prototype. Réhabilitation des équipements hydroélectriques existants. Présentation des solutions environnementales : réduction des lubrifiants minéraux, turbine ichtyophile et augmentation de l’oxygène dissout.

Soumission d’un dimensionnement hydraulique en réponse à un cahier des charges typique permettant d’approfondir les concepts enseignés par la simulation d’un contexte industriel.






Objectifs du cours

Ce cours en génie mécanique porte sur la conception des turbines hydrauliques. Il comporte un volet important sur la théorie de l'hydraulique appliquée aux turbines et un autre sur la réalisation des machines.
Dans le cadre académique, on se concentrera sur les types de turbines qui sont utilisés au Québec mais la théorie présentée est applicable à tous les types.
Chaque cours portera sur un sujet particulier. Globalement, il y aura 5 cours sur la théorie de l'hydraulique, les autres porteront sur les essais et mesures, les procédés de fabrication, la conception mécanique, la réhabilitation des turbines existantes et les solutions environnementales.
Il y aura un projet où les étudiants seront invités à remettre une soumission en réponse à un cahier des charges hydrauliques pour la fourniture d'une turbine.
L'évaluation portera à part égale sur le projet et un examen final à choix multiple.
Habituellement, une visite de laboratoire est envisagée en dehors des heures de cours, malheureusement cette année, cette visite ne sera probablement pas possible.

À la suite de ce cours, l'étudiant devra être en mesure de faire le lien entre les conditions hydrauliques, économiques et environnementales et la géométrie de la turbine.


Stratégies pédagogiques

À partir de l'hiver 2018, les cours ont été mis en forme avec le logiciel Opale qui permet de structurer pédagogiquement l'information avec la possibilité d'intégrer toute une variété de supports multimédias ainsi que des auto-évaluations. Toutefois, l'essentiel de cet éditeur de chaîne éditoriale est d'obtenir une version web, diaporama et pdf  de la même matière pour un meilleur accès à l'information.

Dans le but d'acquérir une vision globale, la séquence des cours présentera les sujets en variant entre la physique de l'hydraulique et les autres compétences développées.

Sur les aspects mécaniques, je serai épaulé par Stéphane Roy, ing. qui a plus de 25 ans d'expérience dans le domaine. Il présentera les composants mécaniques de la turbine et son montage au site.





Coordonnées de l’enseignant

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