Développement d’un prototype de récupération de l’énergie des courants (hydrolienne à axe vertical) à l’aide d’une approche couplée (numérique/expérimentale)
Auteur / Autrice : | Mathilde Belhache |
Direction : | Jean-Régis Angilella, Sylvain Guillou |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Mécanique des milieux fluides |
Date : | Soutenance en 2014 |
Etablissement(s) : | Caen |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale structures, informations, matière et matériaux (Caen ; 1992-2016) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire universitaire des sciences appliquées de Cherbourg (1994-....) |
Jury : | Président / Présidente : Jean-Yves Billard |
Examinateurs / Examinatrices : Jean-Régis Angilella, Sylvain Guillou, Jean-Yves Billard, Thierry Maître, Elie Rivoalen, Philippe Sergent, Jean-Luc Harion | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Maître, Elie Rivoalen |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
L’objectif de ce travail est la caractérisation du fonctionnement d’un nouveau concept de rotor à axe vertical breveté en 2009. L’innovation propose une machine capable d’exploiter les deux composantes de la force hydrodynamique, radiale et tangentielle, qui s’appliquent sur chaque pale. Pour cela, la possibilité est donnée aux pales de se mouvoir dans la direction radiale (le long du bras). La problématique est abordée à partir d’une double approche numérique et expérimentale. Une maquette d’hydrolienne tripale a été conçue et testée dans un canal à courant. Le comportement de la machine est étudié en considérant différents régimes d’écoulement et en faisant évoluer le débattement radial des pales au moyen d’un système élastique. Des essais à débattements radiaux nuls ont également été menés afin de comparer les performances du nouveau rotor à celles d’un rotor de type Darrieus classique. Une étude numérique 2D a été réalisée conjointement afin d’accéder aux détails de l’écoulement et de comprendre les processus clés du fonctionnement de la turbine. En combinant diverses techniques de maillage dynamique, un algorithme permettant de calculer les quatre degrés de liberté de la machine à partir des efforts hydrodynamiques a été développé. Il permet de retrouver divers comportements observés lors de l’étude expérimentale et apporte des informations cruciales quant à l’influence du mouvement radial sur la dynamique globale du rotor.