Contribution À L’étude D’une Chaine De Conversion Éolienne De Faible Puissance À Axe Horizontal

Résumé: 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.

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