Etude des extracteurs d'air hybrides éoliens : conception de géométries et analyse des écoulements

Study of hybrid air extractors : geometry design and flow analysis

• Auteur / Autrice : Marc Sanchez
• Direction : Françoise Bataille, Adrien Toutant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance le 09/12/2015
• Etablissement(s) : Perpignan
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement (Perpignan)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Procédés, matériaux et énergie solaire (Perpignan) - Procédés- Matériaux et Energie Solaire / PROMES
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Françoise Bataille, Adrien Toutant, Jocelyn Bonjour, Jérôme Bellettre, Najib Laraqi, Jacky Bresson
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jocelyn Bonjour, Jérôme Bellettre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Reynolds, Nombre de

Turbulence

Mots clés libres

Extracteur d'air

Simulations numériques RANS LES et DNS

Soufflerie

Écoulements turbulents

Conduite carrée en rotation

Banc d'essais

Ventilation

Air extractor

Numerical simulations RANS LES and DNS

Wind tunnel

Turbulent flow

Rotating square duct

Test rig

Air handling

Résumé

Ce travail de thèse concerne l'étude d'extracteurs d'air hybrides éoliens. Il se décompose en des investigations amont et appliquées. Dans la partie amont, des simulations fines ont été effectuées en conduite carrée avec et sans rotation, pour des nombres de Reynolds turbulents de l'ordre de 600, afin d'analyser l'impact de la rotation sur la turbulence. Elles ont montré que la rotation rompt la symétrie de l'écoulement. La partie appliquée est dédiée à la conception d'une nouvelle géométrie d'extracteur d'air. Cette géométrie a été proposée à partir de l'analyse de simulations RANS. Ses performances ont été confirmées par des mesures expérimentales sur banc d'essais. Les tests en soufflerie d'un système de captage d'énergie éolienne, conçu pour l'extracteur, ont mis en évidence son adéquation au régime de fonctionnement de l'extracteur. Les essais expérimentaux de l'extracteur complet, montrent que le système de captage apporte une part significative de l'énergie. Des essais en soufflerie ont permis d'observer le comportement global de l'extracteur.

This PhD work concerns the study of hybrid air extractors. It is composed of upstream and applied investigations. In the upstream part, fine simulations are realized in square duct flow with and without rotation to analyse the impact of rotation on turbulence. It is found that rotation removes symmetry property of the flow with turbulent Reynolds number of 600. The applied part is dedicated to the conception of a new air extractor geometry. This geometry is proposed from the analyse of RANS simulations. Its performances are confirmed by experimental measurements on test rig. Wind tunnel tests of a wind power capturing system, designed for the extractor, show a good adequation to the operating regime of the extractor. Experimental investigations on the complete air extractor, show the wind power capturing system brings a significant part of the energy. Wind tunnel tests allow to observe the complete air extractor behaviour.