Contribution à l’amélioration des performances aérodynamiques d'une éolienne Savonius à l'aide d'un déflecteur axisymétrique

Contribution to the improvement of the aerodynamic performance of a Savonius wind turbine using an axisymmetric deflector

• Auteur / Autrice : Hady Aboujaoude
• Direction : Fabien Bogard, Guillaume Polidori
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : SI - Sciences de l’Ingénieur
• Date : Soutenance le 10/12/2024
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques Physique Sciences du Numérique et de l'Ingénieur (Reims ; 2018-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Thermique, Mécanique, Matériaux (ITheMM) - EA 7548
• Jury : Président / Présidente : Blaise Nsom
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabien Bogard, Guillaume Polidori, Dina Miarinjaka Razafindralandy, Mohamed Riahi, Friedrich Leopold, Noureddine Latrache
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Dina Miarinjaka Razafindralandy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éoliennes à axe vertical

Vents -- Vitesse

Villes

Éoliennes Savonius

Énergie éolienne

Énergies renouvelables

Mots clés libres

Axe vertical

Cfd

Modélisation

Mécanique des fluides

Optimisation

Savonius

Vawt

Cfd

Modelling

Fluid mechanics

Optimization

Savonius

Résumé

Face aux enjeux environnementaux actuels et à la croissance constante de la demande énergétique, le développement de sources d'énergie renouvelable s'impose comme une priorité. Parmi ces sources, l'énergie éolienne occupe une place de choix. Cependant, l'implantation d'éoliennes en milieu urbain pose des défis spécifiques liés à la nature intermittente et turbulente du vent en ville.C'est dans ce contexte que cette thèse se penche sur l'optimisation des éoliennes Savonius, un type d'éolienne à axe vertical particulièrement adapté aux environnements urbains en raison de sa robustesse et de sa capacité à fonctionner à basse vitesse de vent.L'objectif principal de cette recherche était d'améliorer significativement le rendement de ces éoliennes en concevant des déflecteurs aérodynamiques optimisés. En combinant des simulations numériques avancées (CFD) et une approche méthodologique rigoureuse, les chercheurs ont pu étudier en détail l'interaction entre le vent, l'éolienne et le déflecteur.Les résultats obtenus sont prometteurs. Les déflecteurs optimisés ont permis d'augmenter considérablement la production d'énergie des éoliennes Savonius, tout en réduisant les contraintes structurelles. Cette avancée ouvre de nouvelles perspectives pour le déploiement de ces éoliennes en milieu urbain, où l'espace est limité et où la production d'énergie locale est particulièrement recherchée.En résumé, cette thèse apporte une contribution significative au domaine de l'énergie éolienne en démontrant le potentiel des éoliennes Savonius équipées de déflecteurs optimisés pour répondre aux besoins énergétiques des villes. Les résultats de cette recherche ouvrent la voie à un avenir énergétique plus durable et plus résilient.

In the face of growing environmental concerns and increasing global energy demand, the transition towards renewable energy sources has become a pressing global issue. Among these sources, wind energy stands out for its ability to provide clean and renewable electricity. However, integrating wind turbines into urban environments presents unique challenges, particularly in terms of efficiency and reliability due to the often irregular and turbulent nature of urban winds.This thesis focuses on optimizing Savonius wind turbines, a type of vertical-axis wind turbine well-suited for urban environments due to their robustness and ability to operate at low wind speeds. The primary objective of this research was to significantly enhance the performance of these turbines by designing optimized aerodynamic deflectors.Through advanced computational fluid dynamics (CFD) simulations and a rigorous methodological approach, the researchers were able to thoroughly investigate the interaction between the wind, the turbine, and the deflector.The results obtained are promising. The optimized deflectors led to a substantial increase in the energy output of Savonius wind turbines, while simultaneously reducing structural stresses. These advancements open up new possibilities for the widespread deployment of these turbines in urban areas, where local energy production is highly desirable.In conclusion, this thesis makes a significant contribution to the field of wind energy by demonstrating the potential of Savonius wind turbines equipped with optimized deflectors to meet the energy needs of cities. The findings of this research pave the way for a more sustainable and resilient energy future.