Simulation numérique d'une hydrolienne à axe vertical de type Darrieus

Numerical modeling of a cross-flow water turbine

• Auteur / Autrice : Ervin Amet
• Direction : Thierry Maître, Radu Mircea Damian
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides, énergétique, procédés
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Grenoble INPG en cotutelle avec Université technique de constructions de Bucarest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Courants marins

Hydroliennes

Résumé

Ce document est une contribution à la modélisation numérique RANS instanonnaire dans des turbines à flux transverse de type Darrieus. Le travail s'est déroulé autour de deux axes. Dans une première étape, une analyse des phénomènes physiques qui influencent le rendement, l'auto-démarrage et l'uniformisation du couple moteur a été faite. Des solutions ont été proposées pour limiter ces inconvénients. L'utilisation de winglets, de congé de raccordement bras / aile ou de pales hélicoïdales a été proposée. Dans une deuxième étape, des modélisations RANS 2D et 3D ont été faites. Le modèle numérique fournit des résultats globaux comparables aux résultats expérimentaux. Il a été montré que les trainées de bout d'aile et d'interférence réduisent chacune d'environ 20% la puissance récupérée. Les pales hélicoïdales ne procurent pas le lissage espéré du couple moteur. Les travaux doivent se poursuivre pour valider de façon certaine cette approche numérique.

This document is a contribution to Cne RANS numerical modeling of the unsteady flow field of a lift-driven water turbine of Darrieus type. The study has been conducted around two axes. The first axis was a theoretical analysis of Cne physical phenomena affecting the performance, the self-starting capability and the torque smoothing of these machines. Solutions have been proposed in order to alleviate Cnese disadvantages. The use of fairings, winglets or the helical blades was proposed. The second axis concerns the 3D RANS modeling. The numerical model provides a good agreement with the experimental results. It has been shown that the induced and the interference drag decrease approximately by 20% the power output. The helical blade does not provide the expected smoothing of the rotor torque. The work should be continued in order to validate the numerical results by comparison with experimental velocity field.