Customisation de l’écoulement incident à l’échelle de la pale d’une éolienne à l’aide d’essais en soufflerie et de simulations CFD

La thèse aborde deux défis majeurs : modéliser et prédire les écoulements turbulents atmosphériques et les charges aérodynamiques associées. Le premier défi utilise la CFD pour reproduire l'énergie cinétique turbulente (ECT). Un cadre pour simuler l'évolution de l'ECT est développé à partir de la turbulence générée par grille. Un modèle théorique de décroissance de l'ECT dans des écoulements homogènes est dérivé, basé sur l'échelle de Taylor et le spectre énergétique. Validé par des données expérimentales et des simulations avec le modèle k-w SST Menter, il prédit la décroissance de l'ECT sans ajustement. Les écoulements inhomogènes générés par demigrilles montrent une turbulence soutenue due au cisaillement, avec des spectres suivant la loi de Kolmogorov -5/3, suggérant un développement futur des modèles. Le second défi est de reproduire les charges aérodynamiques à des nombres de Reynolds élevés (plus de 20 millions), au-delà des limites expérimentales. Un jumeau numérique, validé par des données de soufflerie et extrapolé aux turbines offshore, est utilisé. Les tests au LHEEA confirment son exactitude, validant le modèle k-w SST Menter pour le calcul desforces. Les simulations DDES révèlent des structures d'écoulement 3D, incluant des cellules de décollement sur la face d'aspiration, expliquées par la vorticité. Les écoulements inhomogènes, ayant un impact plus fort sur les forces, sont étudiés avec les homogènes. Cette thèse valide l’utilité du jumeau numérique pour améliorer les prédictions et comprendre leseffets des écoulements turbulents sur l’aérodynamique.