Large Eddy Simulations of floating wind turbine flows for the development of floating wind farm engineering tools.

La création d'un parc éolien requiert une étude préalable de sa production énergétique, de son coût d'installation et de maintenance en fonction du site d'implantation, du nombre d'éoliennes, de leurs types et de leurs positions respectives. Une fois le parc installé, les éoliennes sont contrôlées individuellement pour optimiser et contrôler la production d'énergie du parc complet. Pour dimensionner les parcs éoliens et optimiser leur contrôle, les industriels se basent actuellement sur des modèles de dynamique des fluides simples, appelés modèles réduits, pour prédire rapidement la production d'énergie et le coût d'un site éolien, mais aussi pour optimiser son contrôle global. Pour augmenter la rentabilité des parcs éoliens, Il est nécessaire d'améliorer ces modèles pour qu'ils puissent être adaptés aux nouveaux types d'éoliennes, de parcs éoliens et de stratégies de contrôle envisagées. Ainsi, l'objectif de cette thèse est d'utiliser l'approche de la Simulation aux Grandes Échelles (SGE) pour développer, calibrer et valider des modèles réduits de sillage éoliens dans le cadre particulier des parcs éoliens flottants. La modélisation des sillages et des interactions entre sillages est essentielle pour calculer la production d'énergie d'une ferme éolienne. En effet, le sillage d'une éolienne amont engendre un déficit de vitesse susceptible d'interagir avec une éolienne aval, entraînant ainsi une diminution de sa production d'énergie. L'utilisation d'une approche SGE est nécessaire pour étudier le sillage d'une éolienne de manière fine et fiable, car elle permet de résoudre les structures turbulentes les plus énergétiques de l'écoulement. Elle nécessite néanmoins un coût de calcul important et requiert une attention particulière pour rester abordable. Afin de réaliser des modèles réduits adaptés aux éoliennes flottantes actuelles, certains paramètres doivent être pris en compte : Les types de contrôles actifs utilisés, la disposition des éoliennes au sein de la ferme, mais encore l'interaction des éoliennes avec la houle et la couche limite atmosphérique. L'influence de ces paramètres doit être étudiée avec la simulation de différentes configurations d'éoliennes en mouvement. L'étude des prédictions obtenues doit permettre de définir les mécanismes physiques à prendre en compte dans le développement de modèles réduits de sillage (modèle de sillage isolé et d'interactions entre sillages) pour le dimensionnement et l'optimisation de la production d'énergie des parcs éoliens flottants.