Soutenance de thèse de Mylène DUMANOIR

Une étude expérimentale de l’impact d’un écoulement turbulent cisaillé sur l’aérodynamique à l’échelle du rotor, de la pale et du profil a été mené. Les données expérimentales sont mesurées dans la section d’essai de 5x5 mètres de la soufflerie. Trois configurations de grilles passives permettent d’obtenir un écoulement cisaillé turbulent jusqu’à 11,6 % de l’intensité turbulente TI. Le modèle d’éolienne est un rotor bipale de 1.4 m de diamètre. Une similitude cinématique est choisie. Différentes quantités d’intérêt sont mesurées par des sondes Pitot, des capteurs de couple et de poussée, des jauges de contrainte et des prises de pression. Les résultats obtenus expérimentalement ont été comparé avec des données numériques d’entrée. Les modèles d’écoulements sont le RANS k − ω SST et DDES. La géométrie du rotor est résolue. Un raffinement automatique de la grille (AGR) a été utilisé. Les écoulements turbulents uniforme puis cisaillé ont été donné en entrée. Lorsque le TI augmente, les coefficients aérodynamiques, le moment de flexion et la distribution des coefficients de pression diminuent. Cela peut s’expliquer par la géométrie droite des pales. Les résultats numériques affichent une prédiction satisfaisante avec les données expérimentales avec une légère amélioration pour un écoulement détaché avec l’AGR. Cependant, les résultats numériques sont insensibles à l’augmentation du TI, contrairement aux résultats expérimentaux. L’angle d’attaque a été estimé basé sur les mesures expérimentales. Les coefficients de portance et de traînée locaux ont été calculés.

An experimental study of the impact of turbulent shear flow on the aerodynamics at the rotor, blade and airfoil scales has been carried out. The experimental data is measured in the 5x5 m test section of the wind tunnel. Three configurations of passive grids are used to obtain a turbulent shear flow of up to 11.6% of the turbulent intensity TI. The wind turbine model is a two-bladed rotor with a diameter of 1.4 m. Kinematic similarity is chosen. Various quantities of interest were measured using Pitot probes, torque and thrust sensors, strain gauges and pressure taps. Experimental results were compared with numerical input data. The flow models are RANS k − ω SST and DDES. The rotor geometry is solved. Automatic grid refinement (AGR) was used. Uniform and then sheared turbulent flows were given as input. As the TI increases, the aerodynamic coefficients, bending moment and pressure coefficient distribution decrease. This can be explained by the straight geometry of the blades. The numerical results show a satisfactory prediction with the experimental data with a slight improvement for a detached flow with AGR. However, the numerical results are insensitive to increasing TI, unlike the experimental results. The angle of attack was estimated based on experimental measurements. The induction factor was then estimated for the 4 pitch angles where the flow is predominantly attached. Local lift and drag coefficients were calculated.