Contribution à la détermination du comportement d'une pale d'éolienne en interaction fluide structure

Abstract

Le présent travail consiste en la simulation numérique du phénomène d'interaction fluide-structure, l'objectif étant l'analyse du comportement des pales d'éoliennes en oscillations libres. Dans une première étape, l'écoulement autour d'un profil fixe a différentes incidences est simulé ; la polaire résultante est comparée à des données expérimentales et montre une bonne corrélation ; l'effet de la rugosité de la surface du profil est aussi étudie. La simulation de l'écoulement autour d'un profil en oscillations libres est effectue dans la seconde étape. Le mode de vibrations considéré est un mouvement de battements vertical/horizontal combines. Les effets de l'incidence initiale, du nombre de Reynolds et de la température sur le comportement vibratoire du profil sont étudies. Les équations de la dynamique du fluide sont représentées par les équations moyennes de Navier Stokes (RANS), la turbulence étant représentée par le modèle SST k . ƒÖ. Les forces aérodynamiques exercées par le fluide sur le profil sont déterminées a partir de la résolution des équations RANS. La partie solide est modélisée par les équations de la dynamique des structures, en introduisant les valeurs des forces aérodynamiques obtenues précédemment. La méthode de Newmark est utilisée pour la détermination des déplacements du profil. Les calculs sont effectues avec code_saturne, un code CFD libre (open source) base sur la méthode des volumes finis. Cette étude permet de prédire le comportement des pales en identifiant les cas présentant des instabilités.