Etude expérimentale du comportement d'une hydrolienne à flux transverse non carénée soumise à des conditions de fonctionnement instationnaires.

Experimental study of the behaviour of an unducted vertical axis tidal turbine subjected to unsteady operating conditions.

• Auteur / Autrice : Yanis Saouli
• Direction : Grégory Germain
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique des milieux fluides
• Date : Inscription en doctorat le 02/05/2023
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : ENGSYS Sciences de l'ingénierie et des systèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IFREMER RDT

Mots clés

Mots clés libres

Hydrolienne

Axe vertical

Expérimental

Tidal turbine

Vertical axis

Experimental

Résumé

Dans le cadre du développement des futures hydroliennes Hydroquest, il est nécessaire de valider le nouveau design de machine (suppression du carénage, modification des rotors, augmentation de la puissance installée…) à partir d'essais expérimentaux. Ces essais permettront de valider les différentes phases de conception et d'étudier le comportement de cette nouvelle machine dans des conditions de fonctionnement instationnaires, proches de celles rencontrées en mer : effet de la houle, du profil vertical de vitesse, de la turbulence... Le travail principal de la thèse est par conséquent de réaliser des essais avec un modèle réduit fidèle à la nouvelle géométrie de machine, d'analyser les résultats et de valider les différentes évolutions, notamment à partir de comparaisons avec les résultats expérimentaux obtenus sur la génération de machine précédente. La caractérisation fine du fonctionnement d'une hydrolienne à double axe vertical non carénée dans des conditions instationnaires permettra d'étudier les effets de la houle, de la turbulence, de la répartition spatiale de l'énergie sur les performances de la machine mais également sur le développement de son sillage. Un accent particulier sera mis sur la reproduction des conditions de houle et de turbulence rencontrées au Raz-Blanchard. Enfin, une étude approfondie de l'écoulement autour de la machine par vélocimétrie laser (LDV et/ou PIV) permettra de caractériser les effets d'interaction fluide/structure et de caractériser le sillage de la machine. En fonction de l'état d'avancement du projet industriel les résultats expérimentaux pourront être confrontés aux premières données recueillies sur la tête de série en fonctionnement au Raz-Blanchard.

As part of the development of the future Hydroquest tidal turbines, it is necessary to validate the new machine design (removal of the fairing, modification of the rotors, increase in installed power, etc.) based on experimental testing. These tests will validate the design phases and study the behaviour of the new machine under unsteady operating conditions, close to the ones found at sea: waves effect, vertical velocity profile, turbulence, etc. The thesis's primary work is to carry out tests with a scale model faithful to the new machine geometry, to analyse the results and to validate the developments, particularly based on comparisons with the experimental results obtained on the previous generation of machines. Detailed characterisation of the operation of an unducted double vertical axis tidal turbine in unsteady conditions will enable us to study the effects of waves, turbulence and the spatial distribution of energy on the performance of the machine and also on the development of its wake. Particular emphasis will be placed on reproducing wave and turbulence conditions encountered at the Raz-Blanchard site. Finally, an in-depth study of the flow around the machine using laser velocimetry (LDV and/or PIV) will enable us to characterise the effects of fluid/structure interaction and to characterise the machine's wake. Depending on the status of the industrial project, the experimental results could be compared with the initial data collected from the first machines in operation at the Raz-Blanchard.