Hydroliennes à flux transverse : contribution à l’analyse de l’interaction fluide-structure

Cross-flow water turbines : a contribution to the fluid-structure interaction analysis

• Auteur / Autrice : Jerônimo Zanette
• Direction : Christophe Corre, Didier Imbault, Mohamed Ali Tourabi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, mécanique, génie civil, électrochimie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Grenoble INPG
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sols, solides, structures, risques (Grenoble, Isère, France ; 1992-....) - Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels (Grenoble, Isère, France ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : HydroQuest (Meylan, Isère)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Ferrant
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jacques-André Astolfi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Farid Bakir, Georges Jacquet-Richardet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Interaction fluide-structure

Hydroliennes

Mots clés libres

Hydrolienne à flux transverse

Interaction fluide-structure

Simulation numérique RANS

Cross-flow water turbin

Fluide-structure interaction

RANS numerical simulation

Résumé

Cette thèse a été réalisée dans le cadre du Projet HARVEST, programme d'études initié au Laboratoire LEGI de Grenoble visant la production d'électricité à partir d'un concept original d'hydrolienne. Au sein du Projet HARVEST, ce travail constitue une contribution à l'analyse de l'interaction fluide-structure, appuyée sur des outils de simulation numérique disponibles. Une démarche progressive a été mise en place. L'étude porte ainsi tout d'abord sur des configurations bidimensionnelles représentant une coupe transversale de la géométrie réelle. Des géométries tridimensionnelles simplifiées, incluant quelques composants de la turbine, sont ensuite analysées. Enfin, dans la dernière partie de ce manuscrit, le rendement hydrodynamique et les caractéristiques mécaniques d'une géométrie complète de turbine à flux transverse sont présentés. Ce mémoire est clôturé par des conclusions d'ordre méthodologique et technologique des travaux présentés.

The general context of the present study is the HARVEST Project, research program initiated at LEGI Laboratory in Grenoble devoted to the development of an original concept of cross-flow water turbine allowing to harness the kinetic energy of rivers and oceans streams. Within the HARVEST Project, this thesis is an important contribution to the analysis of fluid-structure interaction, based on available numerical simulation tools. A gradual approach was implemented. The study is primarily performed on two-dimensional configuration representing a cross section of the real geometry. Simplified three-dimensional geometries, including some components of the turbine, are analyzed after. Finally, in the last part of this manuscript, the hydrodynamic performance and mechanical characteristics of a complete geometry of cross-flow water turbine are presented. This thesis is concluded with methodological and technological considerations.