Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels




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Simulation et optimisation de forme d’une hydrolienne à flux transverse

Thèse de Nathanaël Guillaud

Financement : FUI "HydroFluv"

Cette thèse fait partie des travaux de recherche menés au sein du LEGI au cours des dernières années dans le domaine des hydroliennes et plus particulièrement des hydroliennes à axe de rotation vertical. Elle s’inscrit donc dans un contexte général de production d’électricité par énergie renouvelable et fait l’objet d’un partenariat avec la société HydroQuest et d’un financement FUI.
Plusieurs études ont été menées sur le développement et la validation de simulations numériques d’hydroliennes isolées ou assemblées, avec ou sans carénages. Les écoulements mis en jeux sont tridimensionnels, turbulents, avec effets de rotation, décrochage dynamique et interaction complexe de sillage. La modélisation de tels phénomènes et la prédiction de leurs conséquences sur le fonctionnement d’une installation présentent de nombreuses difficultés scientifiques.
L’objet de l’étude se sépare en deux axes. Le premier consiste à réaliser des simulations fines sur l’hydrolienne par une méthode LES 3D afin de restituer au mieux l’écoulement au sein de la machine. Après validation des simulations par comparaison avec des données expérimentales obtenues dans le cadre d’une thèse antérieure, on pourra alors proposer une analyse poussée des phénomènes physiques mis en jeu. Le second axe concerne l’optimisation de forme des carénages de l’hydrolienne dans le but d’améliorer les performances de l’installation. Des méthodes moins coûteuses en temps de calcul de type URANS 2D devraient fournir une précision acceptable dans le cadre d’une procédure d’optimisation tout en permettant de réaliser les nombreuses simulations requises en un temps réaliste.