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  • Vendredi 22 décembre 2017 14:00-15:00 - Vincent Cognet - PMMH, ESPCI, Paris

    Optimisation des éoliennes à axe horizontal par l’utilisation de pales flexibles.

    Résumé : L’éolien est un secteur industriel en pleine expansion, qui joue un rôle fondamental dans le développement des énergies renouvelables. Cependant ces machines sont performantes sur une plage de fonctionnement étroite. Afin d’adapter l’éolienne aux changements de vent sans consommer d’énergie supplémentaire, une solution étudiée depuis les années 90 est d’utiliser des pales en matériaux flexibles [1,2]. Lors de ma thèse, j’ai examiné expérimentalement et théoriquement l’intérêt d’utiliser des pales flexibles suivant la corde (direction orthoradiale) sur une éolienne à axe horizontal. L’étude se concentre sur deux questions  : - comprendre le mécanisme de reconfiguration de la pale flexible bio-inspirée [3] : la déformation de la pale est due à la compétition entre les forces aérodynamiques, qui augmentent l’angle decalage moyen, et la force centrifuge qui le diminue. Ces effets sont gouvernés par deux nombres adimensionnés, respectivement le nombre de Cauchy et le nombre centrifuge.
    - qualifier et quantifier le gain en performances de l’éolienne : une flexibilité de pale modérée élargit la plage de fonctionnement, et augmente significativement le rendement de l’éolienne, jusqu’à 35% sur la plage de hauts rendements. Une procédure d’optimisation [4] visant à déterminer le matériau optimal de la pale flexible est présentée. Ces gains obtenus en régime stationnaire sont conservés expérimentalement en moyenne en régime instationnaire. Deux temps caractéristiques sont identifiés : le temps de reconfiguration de la pale flexible et le temps de variation de la fréquence de rotation de l’éolienne.
    Mots-clés : Physique, Energie, Eolien Reconfiguration, Biomimétisme, Interaction Fluide-Structure, Optimisation, Pale, Elasticité, Bio-inspiré.
    [1] : N. M. Karaolis, P. J. Mussgrove, and G. Jeronimidis. Active and passive aeroelastic power control using asymmetric fibre reinforced laminates for wind turbine blades. Proceedings of the 10th British Wind Energy Conference, London. 1988. [2] : D. W. MacPhee, A. Beyene. Experimental and Fluid-Structure Interaction analysis of a morphing wind turbine rotor. Energy, 90, Part1 : 1055-1066, 2015. [3] : V.Cognet, S. Courrech du Pont, I. Dobrev, F. Massouh, B. Thiria. Bioinspired turbine blades offer new perspectives for wind energy. Proc. R. Soc. A, 473(2198) :20160726, 2017. [4] : V. Cognet, S. Courrech du Pont, B. Thiria. Pales déformables pour l’optimisation du rendement des rotors. Application à l’énergie éolienne et à l’aéronautique. Brevet F03D1/06 B64C11/16, 2017.

    Lieu : LOMC - Amphithéâtre du site Prony53, rue de Prony 76600 Le Havre

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