Coordinateurs du projet
Contexte
Afin de prendre en compte au mieux les conditions atmosphériques dans lesquelles fonctionnent les éoliennes, il est nécessaire lors des simulations d’utiliser en données d’entrée des champs de vent ayant non seulement la bonne intensité et le bon cisaillement mais également le bon niveau de turbulence et la bonne structuration spatiotemporelle. Dans les configurations où l’éolienne à étudier se situe en aval d’une autre, les structures turbulentes du sillage impactent fortement le fonctionnement de l’éolienne; leur prise en compte fidèle dans les outils de simulation et de prédiction est donc un enjeu majeur qui est ici l’objet du projet de recherche WIND2SIM.
Ruptures scientifiques et innovation
Objectif du projet WIND2SIM
L’objectif du projet WIND2SIM est d’améliorer la qualité et la représentativité des simulations aérodynamiques et aéroélastiques des éoliennes offshore fonctionnant dans le sillage d’autres éoliennes en développant une méthode originale de génération de champs de vent turbulent représentatifs du sillage d’une éolienne permettant d’alimenter en données d’entrée réalistes les codes de calculs aéroélastiques tels que le code FAST (NREL, USA).
Stratégie du projet
La stratégie proposée dans le projet WIND2SIM a pour but de coupler des mesures de vitesse réalisées dans une section droite du sillage d’un modèle d’éolienne en soufflerie atmosphérique à un code de calcul aéroélastique. Outre la réalisation des mesures, cela nécessitera une étape de modélisation de la dynamique temporelle de l’écoulement ainsi que la transposition des données soufflerie à l’échelle réelle de la simulation numérique.
Expertise au sein du projet
Le projet s’appuiera sur l’expertise de l’équipe DAUC/LHEEA (Centrale Nantes – CNRS) en matière d’essais et métrologie en soufflerie ainsi qu’en modélisation des écoulements atmosphériques. La couche limite atmosphérique offshore développée dans la soufflerie atmosphérique de l’équipe DAUC/LHEEA dans le cadre du projet FLOATEOLE constituera l’écoulement de base. En effet, elle possède, à l’échelle du 1/500, toute les caractéristiques statistiques de l’atmosphère offshore. Le dispositif de test d’une éolienne offshore développé dans FLOATEOLE servira de base pour générer des conditions perturbées par une éolienne amont fixe ou flottante alimentant le code de calcul aéroélastique (FAST). Ce développement pourra être utilisé directement dans le projet SOFTWIND pour étudier le comportement du flotteur d’une éolienne dans des conditions réalistes dans un sillage.
Impact technique et économique attendu
En étant complètement pilotées par les données d’un écoulement réel, cette approche s’affranchit des méthodes classiques et du besoin d’un modèle de sillage, et offrira un excellent degré de représentativité de l’écoulement amont à la machine.
De plus, en variant le degré de représentativité des conditions d’entrée obtenues, les simulations aéroélastiques effectuées permettront d’analyser les facteurs majeurs responsables de la fatigue (locale ou globale) des machines ainsi que de la baisse de leur performance ou encore, à termes, de développer et tester des stratégies de contrôle des éoliennes.
Publications et communications produites
POD analysis of the wake dynamics of an offshore floating wind turbine model, 2022. C. Raibaudo, T. Piquet, B. Schliffke, B. Conan, L. Perret, Journal of Physics Conference Series 2265(2):022085
Experimental Analysis of the Wake Meandering of a Floating Wind Turbine under Imposed Surge Motion, 2022. L. Pardo Garcia, B. Conan, S. Aubrun, L. Perret, T. Piquet, C. Raibaudo, B. Schliffke, Journal of Physics Conference Series 2265(4):042003
Retombées industrielles
Méthodologie d’interfaçage expériences-calculs validée et opérationnelle
Apport de données d’entrée réalistes quantifié par rapport aux méthodes existantes