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Interaction fluide structure appliquée aux éoliennes

Nicolas CAPRON
Laboratoire de Mécanique de Lille (LML), Villeneuve d'Ascq

Nous nous intéressons au comportement dynamique de la structure ’rotor-pale’ d’une éolienne soumise à l’écoulement de l’air environnant. Les concepteurs d’éoliennes emploient des techniques de couplage faible, en supposant que la déformation de la structure n’intervient pas ou très peu dans la perturbation de l’écoulement. Notre approche consiste à utiliser une méthode de couplage fort à l’aide d’un code monolithique afin de prendre en compte les déplacements des pales au cours du temps. Le terme pression-vitesse des équations de Navier Stokes est découplé en employant une méthode de projection. Ceci permet de calculer la pression s’exerçant sur la structure de manière implicite et d’assurer l’incompressibilité de l’air. Les termes de cisaillement des équations gouvernant la structure et le fluide sont obtenus explicitement. Afin de prendre en compte la complexité du mouvement de la structure, le domaine d’étude auquel nous nous intéressons est constitué d’un maillage fixe et d’un maillage mobile. Le déplacement du maillage mobile correspond à la rotation des pales de l’éolienne autour de l’axe du rotor. Pour conserver une bonne qualité de maillage au niveau de l’interface ’maillage fixe-maillage mobile’, nous effectuons une opération de remaillage consistant à permuter la connectivité des éléments distordus. Dans un premier temps, nous nous limitons à un modèle simplifié d’éolienne rigide pour lequel nous déterminons la vitesse de rotation en fonction de la vitesse du vent.


Laboratoire de Mécanique des Structures et des Systèmes Couplés - LMSSC