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Analyse physique et modélisation d'écoulements instationnaires turbulents autour de profils oscillants et d'éoliennes

Martinat, Guillaume (2007) Analyse physique et modélisation d'écoulements instationnaires turbulents autour de profils oscillants et d'éoliennes. (Physical analysis and prediction of turbulent flows around oscillating aerodynamic configurations : application in wind-engine devices.)

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Abstract

En vue d'applications aux turbines éoliennes, cette thèse vise à améliorer la prédiction des écoulements turbulents instationnaires autour de corps en rotation, par résolution des équations de Navier-Stokes directes ou moyennées. L'analyse du décollement sur un cylindre tournant a été effectuée par la simulation 2D, pour des nombres de Reynolds modérés. Les nombres critiques d'apparition de deux instabilités globales ont été quantifiés. La modélisation de la turbulence instationnaire à nombre de Reynolds élevé a été abordée par approches statistiques et hybrides puis validée pour une configuration de référence, le corps d'Ahmed. Ces méthodes de modélisation ont permis de prédire le décrochage dynamique autour de pales (2D , 3D) et les charges instationnaires prépondérantes dans le couplage énergétique entre le fluide et la structure. En conclusion, on analyse l'apport des approches de modélisation avancées quant à leurs capacités prédictives pour les écoulements précités. ABSTRACT : In the perspective of applications to wind turbine design, this thesis aims to improve the prediction of unsteady turbulent flows around a rotating structure, by solving direct or averaged Navier-Stokes equations. The analysis of the detachement of the flow past a rotating cylinder was performed by two- imensional simulation for low Reynolds number. Critical threshold of two global instabilities have been quantified. The unsteady turbulence modeling at high Reynolds number was studied by statistical and hybrid approaches and validated for a reference configuration, the Ahmed car body. These modeling approaches were the applied to predict the dynamic stall around airfoils (2D and 3D) and aerodynamic loads applied to the stucture. To conclude, this thesis analyses advanced turbulence modeling approaches and their ability to predict highly unteady, turbulent separated flows

Department:Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse - IMFT (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Harran, Gilles and Braza, Marianna
Uncontrolled Keywords:Macrosimulation OES - Turbulence - Instationnarité forcée - Décollement - Eolienne - Modélisation hybride - Cylindre - Corps de Ahmed - Profil d'aile. KEYWORDS : Macrosimulation OES - Turbulence - Forced unsteadyness - Detachment - Wind turbine - Hybrid modeling - Cylinder - Ahmed car body - Airfoil
Subjects:Hydraulics > Fluid dynamics
Deposited On:29 May 2008

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