Aéroélasticité et dynamique des structures
Aéroélasticité théorique hors secteur aérospatial
Aéroélasticité des éoliennes
Les outils et l’expertise acquis par le Département Aéroélasticité et dynamique des structures de l’Onera dans le domaine des rotors d’hélicoptères peuvent profiter rapidement à l’industrie éolienne moyennant quelques travaux d’adaptations et de validations de ces outils. Le code Rotor est un outil Onera/DADS, largement validé dans le domaine hélicoptère, et qui est utilisé avec un certain succès pour les éoliennes. Unique moyen de calcul de ce type, il comporte de nombreuses options évoluées qui sont directement appliquées dans les études en éolien :
- calcul de stabilité, de réponse forcée périodique et intégrée dans le temps
- modèles de décrochage dynamique ou de sillage prescrit
- couplage avec un optimiseur mathématique
Ce code n’est cependant pas purement orienté éolien et il a nécessité des développements pour simuler correctement la réalité du fonctionnement d’une éolienne (modèles de turbulence, masque de la tour, simulation du contrôle de puissance, etc.).
Configuration bi-pale upwind, installée
pour réaliser la validation de différents codes de simulation
Depuis l’année 2000, DADS a renforcé son rôle d’expert auprès de l’Anvar et de l’Ademe. En 2002, l’Ademe a confié à l’Onera la coordination du projet Prodema (Projet de Rotor Optimisé D’Eolienne Multimégawatt Avancée) conduit en partenariat avec
Jeumont SA, Cnam IAT et l’USTL/LML et en 2005, un nouveau projet Devamse (DEveloppements et VAlidations Modèles de Simulation de rotor d’Eoliennes) subventionné par l’Ademe a été initié. Dans le cadre de ce projet, l’Ademe soutient une collaboration avec le NREL (National Renewable Energy Laboratory) pour l’exploitation détaillée d’une base de données obtenue sur des essais dans la soufflerie géante de la Nasa Ames d’un rotor d’éolienne largement instrumenté. Une des configurations (photographie ci-dessus) a été proposée par le NREL pour réaliser une comparaison en aveugle de 19 codes de prédiction différents (30 experts de 18 pays dont 12 en Europe). Le code Rotor de l’Onera/DADS a été évalué sur cette configuration.
Il s’avère que, contrairement aux résultats des participants (catégorie "codes aéroélastiques"), Rotor est capable de prévoir correctement le comportement global de la machine NREL, tant pour le couple (voir figure) que pour le chargement des différentes sections (30, 63 et 95%) ou le moment de battement pied de pale.
En outre, cette étude a permis de montrer des points sensibles à étudier plus particulièrement: définition des polaires 2D en Reynolds et dans la zone 15-40 degrés (souvent extrapolée à partir des résultats expérimentaux) ; correction des effets 3D de rotation pour les sections internes.
Prévision du comportement global de la machine NREL (couple)
