Dynamique du sillage d’une éolienne

Table des matières

Introduction
1 Revue de littérature
1.1 Éléments d’étude statistique de la turbulence
1.2 Écoulements de couche limite atmosphérique
1.2.1 Modèle statistique
1.2.2 Modélisation d’écoulements de couche limite atmosphérique en soufflerie
1.2.3 Simulation numérique aux grandes échelles d’écoulements de couche limite atmosphérique
1.2.4 Modélisation stochastique de la turbulence et applications
1.3 Aérodynamique d’une éolienne à axe horizontal
1.3.1 Théorie de Froude
1.3.2 Modélisation aérodynamique du rotor
1.3.3 Dynamique du sillage d’une éolienne
2 Caractérisation de la couche limite atmosphérique modélisée en soufflerie
2.1 Présentation de l’installation
2.2 Caractérisation
2.3 Conclusion
3 Proposition d’une méthode de génération stochastique de turbulence de couche limite atmosphérique
3.1 Limitations des modèles existants pour la réalisation de simulations LES imbriquées dans un écoulement turbulent cisaillé
3.2 La transformée par ondelette continue
3.3 Génération stochastique de champs aléatoires cohérents
3.4 Reconstruction du signal temporel
3.4.1 Filtrage temporel avec compensation de mouvement et application locale de l’hypothèse de Taylor
3.4.2 Génération distribuée de séries de nombres pseudo-aléatoires sans partage d’informations
3.4.3 Implémentation et discrétisation
3.5 Conclusion
4 Simulation aux grandes échelles de couche limite atmosphérique avec conditions aux frontières stochastiques
4.1 Génération stochastique de couche limite atmosphérique
4.1.1 Paramétrage du générateur stochastique
4.1.2 Formulation empirique des profils caractéristiques de CLA selon la seule hauteur de rugosité
4.1.3 CLA synthétisées à partir de profils prédéfinis
4.2 Équations LES et modèle numérique
4.3 Introduction des séries de vitesse stochastiques au moyen de conditions aux frontières adaptées
4.4 Résultats
4.5 Conclusion
II Étude instationnaire du sillage d’un disque actuateur soumis à un écoulement de couche limite atmosphérique
5 Étude expérimentale
5.1 Disques actuateurs
5.2 Proposition d’une méthode expérimentale de suivi temporel du sillage .
5.2.1 Validation de la méthode de suivi temporel de sillage à l’aide de mesures combinées PIV/fil chaud
5.2.2 Spectres et cohérences pour le cas modérément rugueux avec disque de diamètre D=10cm
5.2.3 Étude paramétrique portant sur l’effet de la rugosité et de la taille du disque sur la position du sillage
5.3 Mesures combinées de position du sillage et efforts aérodynamiques
5.4 Conclusion
6 Étude numérique
6.1 Paramètres de simulation
6.2 Présentation du cas avec rotor D = 80m dans une CLA modérément rugueuse
6.2.1 Profils moyens horizontaux
6.2.2 Profils moyens verticaux
6.2.3 Méandrement
6.3 Validation
6.4 Étude paramétrique
6.5 Conclusion
Conclusion et perspectives
Bibliographie