Contribution à l’étude d’une chaine de conversion éolienne de faible puissance à axe horizontal
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Date
2018
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Abstract
Ce travail vise à développer un modèle de sillage libre, permettant une simulation rapide
de l'écoulement à travers une éolienne à axe horizontal. La rapidité du calcul est
particulièrement intéressante lorsque ce modèle aérodynamique est intégré à des modèles
mécaniques et électriques complémentaires pour étudier le comportement instable de la
chaîne complète de transfert d'énergie de l'éolienne. Le modèle proposé tient compte à la fois
de la vorticité tangentielle et longitudinale du système de tourbillon formé derrière le rotor.
Le système tourbillonnaire utilisé remplace le sillage hélicoïdal proche de l'éolienne par une
série d'anneaux tourbillonnaires et le sillage lointain par un tube tourbillonnaire semi-infini.
En prenant en compte le tourbillon du pied de la pale, le modèle proposé est utilisé pour
étudier le développement du sillage proche d'une éolienne à axe horizontal pour différentes
vitesses de rotation. La forme du sillage proche ainsi que la position des tourbillons
marginaux sont comparées aux résultats expérimentaux du PIV pour une éolienne de faible
puissance testée dans la soufflerie d’Arts et Métiers ParisTech. Le model montre un bon
accord entre le calcul et l’expérience. Une approche pour modéliser le comportement
instationnaire d'une éolienne à axe horizontal est proposée. Le fonctionnement instationnaire
est supposé être la conséquence d’une variation rapide de l’angle de calage de l’éolienne. Les
mesures sur le terrain de l’éolienne de Tjaereborg sont utilisées comme référence pour la
comparaison. Les résultats de la simulation numérique montrent un bon accord avec les
mesures expérimentales.