Modélisation des pales d'éoliennes ou d'hydroliennes en environnement naturel à l'aide d'un code fluide-structure

par Corentin Lothodé

Thèse de doctorat en Mécanique des solides, génie mécanique, productique, transport et génie civil

Sous la direction de Eduardo de Cursi Souza.

Soutenue le 24-09-2018

à Normandie , dans le cadre de École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime) , en partenariat avec Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (Saint-Etienne-du-Rouvray ; 1985-....) (établissement de préparation) et de Laboratoire de mécanique de Normandie (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1993-....) (laboratoire) .

Le président du jury était Serge Huberson.

Le jury était composé de Eduardo de Cursi Souza, Mhamed Souli, Didier Lemosse, Frédéric Hauville, Yann Roux.

Les rapporteurs étaient Serge Huberson, Mhamed Souli.

mots clés

• Déformation de maillage
• Couplage fort
• Interaction fluide-structure
• Pales d'éoliennes
• Éoliennes
• Hydroliennes

Résumé

Ce travail porte sur la mise en œuvre de simulations sur des pales de machines tournantes. Une première partie de la thèse porte sur l’amélioration des performances du couplage fluide-structure. Des nouveaux algorithmes sont présentés. Une nouvelle méthode de déformation de maillage est évaluée. Les développements sont validés à partir de plusieurs cas tests. La deuxième partie porte sur l’application des avancées à des machines tournantes. Une première validation est faite sur une hydrolienne. La vibration d’une pale au passage du mat est étudiée. Enfin, des résultats sur une hydrolienne industrielle sont exposés.

mots clés

• Fluid-structure interaction
• Mesh morphing
• Strong coupling
• Wind turbine
• Water turbine

Titre traduit

Fluid-structure interaction on wind turbine blades

Résumé

A methodology to simulate blades of turbines is developed. A first part is dedicated to improving the performance of the fluid-structure coupling. New algorithms are presented. A new mesh morphing solution is shown. Developments are validated on many test cases. A second part is dedicated to applying the developments on turbines. A first validation is made on a water turbine. The vibration of a blade interacting with a mast is studied. Finally, some results of an industrial water turbine are shown.