Caractérisation expérimentale du décrochage dynamique dans les hydroliennes à flux transverse par la méthode PIV (Particle Image Velocimetry). Comparaison avec les résultats issus des simulations numériques

Experimental Caracteristics of dynamic stall in HARVEST Turbines with Particles Image Velocimetry method (PIV). Comparing with modeling results

• Auteur / Autrice : Jonathan Bossard
• Direction : Jean-Pierre Franc, Thierry Maître
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique, génie mécanique
• Date : Soutenance le 27/09/2012
• 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 : Farid Bakir
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Pierre Franc, Thierry Maître, Laure Vignal
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jacques andre Astolfi, Laurent David

Mots clés

Mots clés libres

Hydroliennes

Turbine Darrieus

Décrochage dynamique

PIV 2D-2C

Stéréo-PIV

Marine turbine

Darrieus turbine

Dynamic stall

2D-2C PIV

Stereo-PIV

Résumé

Cette thèse de doctorat a été réalisée dans le cadre du projet HARVEST, programme de recherche initié en 2001 au LEGI et consacré au développement d'un nouveau concept d'hydrolienne à axe vertical inspiré des turbines Darrieus pour la récupération de l'énergie cinétique des courants marins et fluviaux. Ce travail s'est focalisé sur la mise en place d'un moyen de mesure par Vélocimétrie par Image de Particules deux dimensions – deux composantes (2D-2C) et deux dimensions – trois composantes (2D-3C). L'objectif est d'une part de constituer une base de données expérimentale pour la validation locale des simulations numériques RANS 2D et 3D menées dans le cadre de travaux précédents, et d'autre part d'améliorer la compréhension des phénomènes hydrodynamiques instationnaires rencontrés dans ces machines et en particulier du décrochage dynamique. La confrontation des mesures expérimentales et des simulations a notamment permis de mettre en évidence les points forts et les limites des modèles numériques dans les différents régimes de fonctionnement de la machine.

This PhD thesis has been carried out within the framework of the HARVEST project. This research program, initiated in 2001 by the LEGI laboratory (Grenoble, France), is devoted to the development of a new marine turbine concept inspired from Darrieus turbines in order to convert kinetic energy of marine, tidal or river currents into electric energy. This work has been focused on the development of an experimental apparatus based on two dimensions – two components (2D-2C) and two dimensions – three components (2D-3C) Particle Image Velocimetry. The objective is to provide an experimental database for the local validation of 2D and 3D RANS computations and to improve our understanding of unsteady hydrodynamics phenomena experienced in this type of turbine and especially of dynamic stall. Comparison between measurements and computations enabled to identify strengths and limitations of numerical models for various operating conditions of this type of turbine.