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Étude numérique des phénomènes aéroélastiques des pales d'éoliennes

Minea, Ion-Sorin (2012). Étude numérique des phénomènes aéroélastiques des pales d'éoliennes. Mémoire. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Département de mathématiques, informatique et génie, 207 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: De nos jours, la tendance dans le domaine de la construction des éoliennes est vers des dimensions de plus en plus grandes parce que le coût de la puissance installée diminue proportionnellement avec l'agrandissement des dimensions et de la puissance de l'éolienne. Cette augmentation de puissance est associée à des pales de plus en plus longues et dans leur conception une attention particulière doit être apportée à la diminution du poids et aux déformations structurelles. Il est important de diminuer le poids des pales afin de diminuer leur coût, faciliter leur fabrication et installation et diminuer les sollicitations sur les autres composantes de l'éolienne, telles que la tour et le train de puissance. La diminution du poids rend les pales plus fragiles et les déformations produites par des vibrations ou des forces aérodynamiques plus grandes. Ceci peut influencer négativement la production d'énergie de l'éolienne et la durée de vie des pales. Pour satisfaire l'ensemble de ces exigences dans la conception des pales il est important de développer et valider des outils adéquats permettant l'analyse des phénomènes aéroélastiques complexes qui apparaissent pendant le fonctionnement des turbines éoliennes. L'objectif de cette recherche est l'étude de phénomènes aéroélastiques des pales des turbines éoliennes par simulations numériques couplées fluide-structure, pour contribuer au développement et à la validation des procédures et techniques de conception des pales d'éoliennes. Ces développements visent à minimiser la durée de conception et répondre aux besoins d'une industrie en développement. L'approche méthodologique proposée combine les calculs réalisés avec la méthode de l'élément de pale, les simulations numériques en utilisant le couplage des logiciels ANSYS Mechanical et CFX, et leur validation avec des résultats de tests en soufflerie. -- ABSTRACT: Today, the trend in the construction of wind turbines is towards increasingly larger dimensions because the cost of the installed power decreases proportionally with the size and power of the wind turbine. This power increase is associated with longer blades that brings special demands in their design. Particular special attention should be paid to weight reduction and structural deformations. It is important to reduce the blades weight in order to reduce their cost, facilitate their manufacture and installation and reduce the stress on the other components of the wind turbine, such as the tower and the power train. The reduced weight makes the blades more fragile and the deformations produced by vibration or aerodynamic forces larger. This can influence negatively the energy production and blades life time. To meet all these requirements in blades design it is important to develop and validate the right tools for the analysis of complex aeroelastic phenomena that appear during wind turbines operation. The objective of this research is to study the aeroelastic phenomena ofwind turbine blades by means of coupled field fluid-structure numerical simulations, in order to contribute to the development and validation of blade design techniques. These developments aim to minimize the design time and increase its accuracy to meet the needs of a developing industry. The methodological approach combines computations using the blade element theory, numerical simulations using the coupling of the ANSYS Mechanical and CFX software and their validation by comparison with results of wind tunnel experiments.

Type de document: Thèse ou Mémoire (Mémoire)
Directeur de mémoire/thèse: Ilinca, Adrian
Informations complémentaires: Mémoire présenté dans le cadre du programme de maîtrise en ingénierie en vue de l'obtention du grade de maître en sciences appliquées.
Mots-clés: Pale Eolienne Conception Interaction Fluide Structure Divergence Aeroelastique Flottement Vibration Decrochage
Départements et unités départementales: Département de mathématiques, informatique et génie > Génie
Déposé par: DIUQAR UQAR
Date de dépôt: 06 janv. 2015 21:57
Dernière modification: 13 mars 2015 15:43
URI: http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/890

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