Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

La connaissance de la vitesse du vent est le facteur crucial pour le contrôle d'une turbine éolienne. En raison de sa conception bon marché et de son aspect pratique, un anémomètre monté sur la nacelle d'une éolienne à axe horizontal est la technique la plus prometteuse de la mesure de la vitesse de vent et par conséquent de gestion et contrôle de la production d'énergie d'une éolienne. Toutefois, la mesure de cet anémomètre sur la nacelle est souvent entachée d'erreurs de diverses sortes. Ce projet consiste à construire un modèle afin d'examiner l'écoulement d'air autour d'une turbine éolienne et d'évaluer l'impact de la géométrie de la nacelle et de la turbulence du vent sur la mesure de l'anémomètre à la nacelle. Pour construire ce modèle, le rotor est modélisé par la théorie du disque actuateur. La théorie de l'élément de pale permet de déterminer les forces de surfaces agissant sur le disque actuateur et ainsi de calculer la différence de pression à la traversée du rotor. L'écoulement quant à lui est modélisé par les équations de Navier-Stokes moyennées. Les simulations numériques sont effectuées avec le logiciel de maillage ICEM-CFD et le solveur Fluent, tous deux d'ANSYS. Ce modèle permet, en fonction de la position choisie pour l'anémomètre, d'écrire les corrélations entre les mesures de vitesse de l'anémomètre de la nacelle et les vitesses réelles de vent non perturbées. Les retombées de ce projet sont une amélioration des performances de la turbine éolienne et de son contrôle. Sur le long terme, ce modèle permettra d'étudier les phénomènes de turbulence et de sillage, d'étudier l'influence de la topographie du sol ou encore de construire un module de simulation de parc éolien.