Numerical simulation of the flow around a horizontal axis wind turbine

L’éolienne à axe horizontal (HAWT) est l’une des architectures les plus diffusées parmi les systèmes traditionnels de conversion d’énergie éolienne, en raison de sa grande efficacité aérodynamique. Plusieurs travaux sur les éoliennes portent sur les différents aspects de la dynamique des fluides de la pale du rotor, afin d’améliorer son efficacité et, par conséquent, la production globale d’énergie. Dans cet article, une simulation numérique a été réalisée en tenant compte de la déformation due à la charge aérodynamique d’une pale d’éolienne en effectuant une analyse d’Interaction Fluide-Structure (IFS) en régime permanent en développant une charge aérodynamique sur cette pale sous ANSYS/Fluent. Ensuite, les pressions sur les interfaces de la pale sont transmises sous forme de charges de pression à ANSYS/Mechanical pour déterminer les contraintes et déformations de la pale. La pale mesure 43,2 m de long et commence avec une forme cylindrique à la racine, puis passe aux profils S818, S825 et S826 pour la racine, le corps et la pointe, respectivement. Cette pale a également un pas variable en fonction du rayon, ce qui lui donne ainsi une torsion et l’angle de pas à l’extrémité de la pale est de 4°. La pale est faite d’un matériau composite orthotrope, elle a une épaisseur variable et possède également un longeron à l’intérieur pour la rigidité structurelle. Le vent turbulent s’écoule à 12 m/s, ce qui est une vitesse de vent nominale typique pour une éolienne de cette taille. Ce flux entrant est supposé faire tourner la pale à une vitesse angulaire de -2,22 rad/s autour de l’axe z. L’écoulement sera simulé autour d’une seule pale et la solution sera extrapolée aux deux autres pales afin de visualiser les résultats pour un rotor à 3 pales.

L’éolienne à axe horizontal (HAWT) est l’une des architectures les plus diffusées parmi les systèmes traditionnels de conversion d’énergie éolienne, en raison de sa grande efficacité aérodynamique. Plusieurs travaux sur les éoliennes portent sur les différents aspects de la dynamique des fluides de la pale du rotor, afin d’améliorer son efficacité et, par conséquent, la production globale d’énergie. Dans cet article, une simulation numérique a été réalisée en tenant compte de la déformation due à la charge aérodynamique d’une pale d’éolienne en effectuant une analyse d’Interaction Fluide-Structure (IFS) en régime permanent en développant une charge aérodynamique sur cette pale sous ANSYS/Fluent. Ensuite, les pressions sur les interfaces de la pale sont transmises sous forme de charges de pression à ANSYS/Mechanical pour déterminer les contraintes et déformations de la pale. La pale mesure 43,2 m de long et commence avec une forme cylindrique à la racine, puis passe aux profils S818, S825 et S826 pour la racine, le corps et la pointe, respectivement. Cette pale a également un pas variable en fonction du rayon, ce qui lui donne ainsi une torsion et l’angle de pas à l’extrémité de la pale est de 4°. La pale est faite d’un matériau composite orthotrope, elle a une épaisseur variable et possède également un longeron à l’intérieur pour la rigidité structurelle. Le vent turbulent s’écoule à 12 m/s, ce qui est une vitesse de vent nominale typique pour une éolienne de cette taille. Ce flux entrant est supposé faire tourner la pale à une vitesse angulaire de -2,22 rad/s autour de l’axe z. L’écoulement sera simulé autour d’une seule pale et la solution sera extrapolée aux deux autres pales afin de visualiser les résultats pour un rotor à 3 pales.

Énergie éolienne Analyse CFD Éolienne à axe horizontal Simulation numérique

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