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Interaction fluide-structure pour des profils hydrodynamiques souples

Expérimentation dans le tunnel hydrodynamique dans le cadre d’une thèse franco-allemande.

Stefan Hoerner effectue ses recherches sur les possibilités d’amélioration du rendement des hydroliennes et de la diminution des charges sur leurs pales, par l’utilisation de structures adaptatives. Encadré par Dominique Thévenin à l’université de Magdebourg et Thierry Maître au LEGI, Stefan travaille avec des outils numériques et expérimentaux. Les travaux sont effectués dans le cadre de sa thèse intitulée « Caractérisation du phénomène d’interaction fluide- structure pour une hydrolienne à voilure déformable ».
Du côté numérique, un solveur est en cours de développement en collaboration avec Cyrille Bonamy. Il permettra de simuler l’écoulement au sein de turbines de voilure souple. Il est basé sur la librairie de mécanique des fluides numérique foam-extend et le fluid-solid-interaction toolkit de Zeljko Tukovic de l’Université de Zagreb. Le nouveau solveur inclut des mouvements forcés du solide, pour des calculs en couplage fort avec des déformations importantes de structure.
L’expérience en tunnel hydrodynamique est utilisée pour valider le code informatique et permettre une compréhension plus profonde des mécanismes de d’interaction entre le profil et le fluide. L’expérience a été mise en place en collaboration avec Shokoofeh Abbaszadeh et Roberto Leidhold, Université de Magdebourg et le service instrumentation du LEGI, Michel Riondet et Laure Vignal. En utilisant un capteur de forces et de moments, ainsi que des mesures en temps réel par vélocimétrie par image de particules (PIV), il est possible de corrélé les forces s’appliquant sur le profil avec les champs de vitesse avec une résolution temporelle de 1000 à 4000 échantillons par seconde.
La vidéo montre le processus de fabrication d’un profil souple et les mesures des champs de vitesse avec la technique Particle Image Velocimetry (PIV). Le profil est un composite d’aluminium et de carbone, entouré d’un corps en silicone. Les profils sont moulés au laboratoire.

Vidéo réalisée par Nicole Lambert, LEGI 2017

Remerciements :

Stefan Hoerner is grateful for the funding of his thesis by the Rosa-Luxemburg-Foundation Berlin, the Wachstumskern Flussstrom Plus project, financed by the German Federal Ministry of Education and Research and the German-French-University Saarbrücken