Aérodynamique des éoliennes à axe horizontal : effets de la turbulence de l'écoulement amont et de la rotation sur le comportement aérodynamique des profils constitutifs : conséquences sur le fonctionnement et les performances

Horizontal axis wind turbines aerodynamics : effects of the flow turbulence rate and the rotation on the equipping airfoil aerodynamic behaviour : consequences on operation and performances

• Auteur / Autrice : Thomas Laverne
• Direction : Jacques Hureau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides, énergétique, thermique et combustion
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Orléans

Mots clés

Mots clés contrôlés

Turbulence

Aérodynamique

Éoliennes à axe horizontal

Résumé

Les objectifs principaux de ce travail sont l'étude de l’influence de la vitesse et du taux de turbulence de l'écoulement amont sur les performances des éoliennes, ainsi que le développement d'un code de calcul permettant de prédire ces performances. Pour ces travaux, nous utilisons une éolienne bipale équipée de pales à profil NACA 654?421. Dans un premier temps, le comportement aérodynamique de ce profil est caractérisé expérimentalement. Les effets du nombre de Reynolds et du taux de turbulence sont alors analysés. Les résultats de ces essais fournissent d'autre part une base de données d'entrée pour notre code de calcul. La seconde étape consiste à étudier l'effet de forts niveaux de turbulence sur le comportement aérodynamique d'une éolienne bipale en soufflerie. Un banc d'essai est conçu et réalisé afin de mesurer le couple, la poussée axiale et la vitesse de rotation de l'éolienne dans diverses configurations (effets du calage des pales, de la vitesse et du taux de turbulence de l'écoulement amont). Dans la dernière phase du travail, les performances de notre éolienne sont calculées à l'aide d'un code de type ligne portante à partir de la base de données 2D du profil NACA 654-421. Les conditions de fonctionnement de l'éolienne sont les mêmes que celles rencontrées en soufflerie. Les résultats ainsi obtenus sont alors confrontés aux résultats expérimentaux provenant des essais en soufflerie.