Analyse numérique des hydroliennes à axe vertical munies d'un carénage

Numerical Analysis of Vertical Axis Water Current Turbines Equipped with a Channelling Device

• Auteur / Autrice : Ane Menchaca Roa
• Direction : Thierry Maître, Christian Pellone
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique, génie mécanique
• Date : Soutenance le 30/09/2011
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire des Ecoulements Géophysiques et Industriels
• Jury : Président / Présidente : Gerard Bois
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Maître, Christian Pellone, Christophe Corre, Laurent Duraffourg, Vincent Leconte
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jacques andre Astolfi, Mugur andrei Georgescu

Mots clés

Mots clés libres

Hydrolienne à axe vertical

Dispositif de carénage

Simulations numériques RANS 2D

Vertical axis water current turbine

Channelling device

RANS 2D numerical simulations

Résumé

Cette thèse s'inscrit dans le cadre des énergies renouvelables au sein du programme HARVEST du laboratoire LEGI, qui consiste à développer un concept d'hydrolienne de type Darrieus. L'hydrolienne peut être équipée d'un dispositif appelé carénage afin de transformer une portion plus grande de l'énergie cinétique contenue dans le courant d'eau en électricité. Les travaux présentés se sont focalisés sur ces systèmes de carénage, autour de trois axes : l'explication du principe de fonctionnement hydrodynamique du carénage, la quantification des performances de l'hydrolienne carénée et la mise en évidence des grandeurs géométriques clés du carénage permettant d'améliorer ou d'optimiser la performance du système. Toutes les études ont été réalisées à l'aide des calculs RANS 2D et des données expérimentales mises à disposition et, comparées aux résultats obtenus pour une hydrolienne non-carénée.

The general context of the present thesis is renewable energies within the HARVEST program initialized at LEGI laboratory, which consists in developing a Darrieus-type water current turbine (WCT). The WTC can be equipped with a channelling device which allows transforming a bigger amount of the kinetic energy contained in the flowstream into electricity. The present work is focused on the channelling devices. Studies concern three main topics: the explanation of the channelling device hydrodynamic functioning, the evaluation of the performance of the shrouded WCT and the revealing of the system geometrical parameters which allow its improvement or optimisation. All studies have been carried out by 2D RANS calculations and available experimental data, and have been compared to bare WTC results.