Analyse systémique et conception aérodynamique d'une éolienne à axe horizontal

L’objectif principal de ce travail, est de mener des études numériques du comportement aérodynamique des éoliennes à axe horizontal en résolvant le problème inverse afin d’améliorer leurs performances et de déterminer leurs géométries optimales pour un site de vent donné.

La méthode considérée est basée sur des modèles tourbillonnaires d’un écoulement stationnaire d'un fluide parfait incompressible traités par la théorie de la ligne portante.

La distribution de la circulation est obtenue par la résolution de deux problèmes variationnels.

Le premier est basé sur l’hypothèse de la limitation d’envergure dont la répartition optimale de la circulation est sélectionnée en minimisant les pertes de puissance dues à l’effet de la vitesse induite (OPHWT) par le sillage tourbillonnaire en aval du disque éolien.

Dans la deuxième approche, la répartition de la circulation est déterminée en minimisant l’énergie cinétique communiquée au fluide tout en imposant le travail récupéré par l’éolienne dans une période de fonctionnement donnée.

Par la suite, la distribution optimale de la circulation obtenue par l’OPHWT est utilisée pour prévoir la géométrie optimale de la pale de l’éolienne.