Skip to Main content Skip to Navigation
Theses

Modèle hybride pour simuler l’écoulement à travers un birotor éolien caréné et sa validation expérimentale

Résumé : La thèse résume la recherche sur le fonctionnement et l’écoulement autour d’une éolienne caréné à deux rotors. Le placement d’une turbine à l’entrée d’un canal divergent permet d’augmenter le débit massique à travers le rotor. Afin de mieux tirer parti de l’augmentation de la vitesse du vent à l’entrée du diffuseur, il a été décidé d’examiner la possibilité de placer un deuxième rotor, tournant dans le sens opposé, dans cette zone.L'étude menée combinait plusieurs voies de recherche différentes, y compris les méthodes de la mécanique des fluides numérique (CFD) et des études expérimentales. Cela a permis de mieux comprendre la nature de l'écoulement et du fonctionnement d'une éolienne à deux rotors. Des recherches expérimentales ont été menées dans la soufflerie de l’Institut de Turbomachinerie de l’Ecole Polytechnique de Lodz (Pologne). Une série de mesures de systèmes d'éoliennes divers, avec et sans carénage, à un et deux rotors, a été réalisée. Les résultats recueillis ont permis de confirmer que le carénage pouvait augmenter considérablement (même deux fois) l'efficacité du rotor. Cependant, les forces aérodynamiques et la vitesse de rotation augmentent également. Cet inconvénient peut être partiellement résolu en utilisant un deuxième rotor et en répartissant les charges aérodynamiques sur deux étages de turbine.Une partie importante de l'étude était les simulations numériques. Ils ont permis de préciser la nature et les paramètres de l'écoulement et d'estimer leur impact sur les performances de l'éolienne. Deux modèles numériques différents ont été développés:• Modèle rotor complet (anglais : Fully-resolved Rotor Model, FRM): modèle URANS dans ANSYS CFX, basé sur la discrétisation de la géométrie complète du rotor; ce modèle a été utilisé pour l'analyse de l’écoulement,• Modèle hybride CFD-BET (théorie de l’élément de pâle): modèle RANS dans ANSYS Fluent, dans lequel le rotor est représenté par les termes source dans les équations de Navier-Stokes, déterminés par un code interne; ce modèle a été utilisé pour évaluer les performances de différentes configurations d'éoliennes.Au cours de la recherche, une correction empirique interne de la perte d’extrémité de la pâle (anglais : tip loss correction) a été proposée, en tenant compte de l’influence du diffuseur. L’étude réalisée a permis d’observer, entre autres, que le déplacement du rotor en aval vers la sortie du diffuseur pouvait entraîner une réduction de la vitesse du vent à travers le rotor en amont, placé à l’entrée du diffuseur, et une diminution de la puissance globale du système.
Complete list of metadatas

https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-02066158
Contributor : Abes Star :  Contact
Submitted on : Wednesday, March 13, 2019 - 11:10:15 AM
Last modification on : Tuesday, May 19, 2020 - 6:02:48 AM
Document(s) archivé(s) le : Friday, June 14, 2019 - 1:12:38 PM

File

72568_LIPIAN_2018_archivage.pd...
Version validated by the jury (STAR)

Identifiers

  • HAL Id : tel-02066158, version 1

Citation

Michal Lipian. Modèle hybride pour simuler l’écoulement à travers un birotor éolien caréné et sa validation expérimentale. Génie des procédés. Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM; Institute of Turbomachinery, Lodz University of Technology, 2018. Français. ⟨NNT : 2018ENAM0073⟩. ⟨tel-02066158⟩

Share

Metrics

Record views

307

Files downloads

323