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Étude numérique de l'anémométrie à la nacelle

Fakorede, Chabi Oloufemi (2012). Étude numérique de l'anémométrie à la nacelle. Mémoire. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Département de mathématiques, informatique et génie, 145 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: La connaissance de la vitesse du vent est le facteur crucial pour le contrôle d'une turbine éolienne. En raison de sa conception bon marché et de son aspect pratique, un anémomètre monté sur la nacelle d'une éolienne à axe horizontal est la technique la plus prometteuse pour la mesure de la vitesse du vent et par conséquent pour la gestion et le contrôle de la production d'énergie d' une éolienne. Toutefois, la mesure de cet anémomètre sur la nacelle est souvent entachée d'erreurs de diverses sortes. Ce projet consiste à construire un modèle afin d'examiner l'écoulement d'air autour d' une turbine éolienne et d'évaluer l' impact de la géométrie de la nacelle et de la turbulence du vent sur la mesure de l' anémomètre à la nacelle. Pour construire ce modèle, le rotor est modélisé par la théorie du disque actuateur. La théorie de l'élément de pale permet de déterminer les forces de surfaces agissant sur le disque actuateur et ainsi de calculer la différence de pression à la traversée du rotor. L'écoulement quant à lui est modélisé par les équations de Navier- Stokes moyennées. Les simulations numériques sont effectuées avec le logiciel de maillage ICEM-CFD et le solveur Fluent, tou s deux d'ANSYS . Ce modèle permet, en fonction de la position choisie pour l'anémomètre, d' écrire les corrélations entre les mesures de vitesse de l'anémomètre de la nacelle et les vitesses réelles du vent non perturbées. Les retombées de ce projet sont une amélioration des performances de la turbine éolienne et de son contrôle. À long terme, ce modèle permettra d'étudier les phénomènes de turbulence et de sillage, d'étudier l' influence de la topographie du sol ou encore de construire un module de simulation de parc éolien. -- ABSTRACT: Knowing the wind speed is the crucial factor for the control of a wind turbine. Because of its design cheap and its practicality, an anemometer mounted on the nacelle of a horizontal axis wind turbine is the most promising technique for measuring wind speed and consequently for energy production management in a wind farm. However, this measurement often contains various errors. This project consists in building a model to examine the atmospheric turbulence around a wind turbine and to assess the impact of the presence of the rotor on the flow field. To build this model, the rotor is modeJed using the disc actuator theory. The blade element theory is used to determine the efforts on the disk sUlface and th en estimate the pressure drop through the rotor. The flow field is modeled with the average Navier-Stokes equations. Numerical simulations are done with the meshing software ICEM-CFD and the sol ver Fluent, both from ANSYS. This model, depending on the position chosen for the anemometer, gives the correlations between the nacelle wind speed and the free stream wind speed. The benefits of this project are the improvement of the wind turbine performance and its control. In future works, this model could be used to study turbulence and wake phenomena, ground topography effects or to build a module for wind farms simulation.

Type de document: Thèse ou Mémoire (Mémoire)
Directeur de mémoire/thèse: Ilinca, Adrian
Informations complémentaires: Mémoire présenté dans le cadre de la maîtrise en génie en vue de l'obtention du grade de maître ès Sciences Appliquées.
Mots-clés: Anemometre Eolien Eolienne Maillage Mecanique Fluide Vent Energie
Départements et unités départementales: Département de mathématiques, informatique et génie > Génie
Déposé par: DIUQAR UQAR
Date de dépôt: 19 mars 2014 19:31
Dernière modification: 17 mars 2015 14:19
URI: http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/849

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