Calcul des forces aérodynamiques instationnaires sur les pales d'une turbine d'aérogénérateur à axe vertical

Abstract

Un nouveau modèle servant au calcul des performances et des forces aérodynamiques des aérogénérateurs à axe vertical a été développé. Cette approche consiste à modéliser la turbine à l'aide de la méthode de la circulation locale modifiée pour tenir compte de la courbure des pales. Pour le sillage en régime permanent, une formulation analytique est obtenue à partir d'une géométrie simple alors, qu'en régime instationnaire, une intégration numérique sur une géométrie plus complexe est requise. Les effets dynamiques comme la variation de l'angle d'attaque et le décrochage dynamique sont calculés par des méthodes semi-empiriques. Le modèle résultant constitue une nouvelle approche au calcul des paramètres aérodynamiques et diffère nettement des modèles basés sur la variation de la quantité de mouvement linéaire dans des tubes de courant et sur la théorie de la ligne portante tourbillonnaire. Un algorithme numérique a été mis au point et les résultats obtenus montrent la validité et la rapidité de cette approche pour le calcul des caractéristiques aérodynamiques en régime permanent. En régime instationnaire, un examen qualitatif des résultats permet de conclure que le modèle donne des résultats cohérents et qu'il est important d'introduire la turbulence atmosphérique dans les calculs aérodynamiques.