CFM 2019

Études des performances aérodynamiques et énergétiques d'un rotor éolien hélicoïdal à l'axe verticale RoDaVi par analyses théoriques, mesures expérimentales en soufflerie et modélisation numérique CFD
Adinel Gavrus  1@  , Manuel Buisson  2@  , Moussa Ndoye  3@  , Francesco Minio-Paluello  4@  
1 : Institut National des Sciences Appliquées - Rennes  (INSA Rennes)
Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
2 : Institut de Physique de Rennes  (IPR)
Universite de Rennes 1, Centre National de la Recherche Scientifique : UMR6251
3 : Université Rennes 1 (UR1)
M2 Modélisation, Calcul Scientifique et Applications (MCSA) 2016-2017 : UR1
4 : AIRCRAFTED
Paris

L'éolienne à l'axe verticale RoDaVi a été développée et brevetée par la start-up Aircrafted dont le PDG et le créateur est M. Francesco Minio Paluello ingénieur dans le domaine de l'aérodynamique. L'objectif principal de ce travail de recherche est d'étudier les performances énergétiques de l'éolienne innovante RoDaVi partant des études théoriques d'écoulement avec prise en compte de l'interaction fluide-structure, voir des simulations numériques type Computationnal Fluid Dynamics (CFD) afin de pouvoir estimer la puissance réelle que pourrait fournir une telle éolienne, à l'aide des modèles de calcul analytiques, des analyses de similitude, des mesures expérimentales sur des maquettes à l'échelle réduites en soufflerie et par une technique hybride analytique-numérique d'extrapolation des résultats à l'échelle réelle.

Dans un premier temps il est utilisé la théorème d'Euler employée en mécanique des fluides pour en déduire avec une géométrie simplifiée la puissance fourni d'une maquette hélicoïdale à l'échelle 1 :10 en utilisant une méthode originale d'estimation de la surface de portance de référence par rapport à la géométrie réelle du rotor RoDaVi en faisant appel à un modèle de similitude et une technique de calibration des coefficients de portance locales pour y pouvoir estimer la puissance à l'échelle réelle. Une simulation CFD avec l'option machine tournante est utilisé pour renforcer la calibration des coefficients de portance et de pression, voir surtout l'estimation de la puissance fourni à la fois à l'échelle de la maquette 1 :10 que à l'échelle réelle.

Des comparaisons avec les mesures réalisées en soufflerie au Laboratoire GCGM (EA3913) de l'INSA Rennes (France) sur des maquettes seront utilisées afin de valider les méthodes d'étude analytiques et numériques proposées. Une seconde simulation numérique avec prise en compte de l'interaction fluide structure en couplage fort est développée afin d'y tenir compte des phénomènes réels du régime d'écoulement de l'air autour du rotor solide hélicoïdal et surtout de la conséquence sur la cinématique de rotation et la résistance mécanique. Pour finir on va dégager des perspectives d'étude pour renforcer les modélisations afin de pouvoir optimiser un ensemble de paramètres structurels (géométrie du profil, conditionnes limites) et des conditions de chargement pour l'éolienne à l'axe verticale RoDaVi.


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