To see the other types of publications on this topic, follow the link: Eolienne.
Dissertations / Theses on the topic 'Eolienne'
Create a spot-on reference in APA, MLA, Chicago, Harvard, and other styles
Consult the top 50 dissertations / theses for your research on the topic 'Eolienne.'
Next to every source in the list of references, there is an 'Add to bibliography' button. Press on it, and we will generate automatically the bibliographic reference to the chosen work in the citation style you need: APA, MLA, Harvard, Chicago, Vancouver, etc.
You can also download the full text of the academic publication as pdf and read online its abstract whenever available in the metadata.
Browse dissertations / theses on a wide variety of disciplines and organise your bibliography correctly.
1
Aouachria, Zéroual. "Eolienne Savonius comportements mécanique et aérodynamique /." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376022879.
Full text
2
Pinson, Pierre Patrick. "Estimation de l’incertitude des prédictions de production eolienne." Paris, ENMP, 2006. http://www.theses.fr/2006ENMP1432.
Full textAbstract:
L’énergie éolienne connaît un développement considérable en Europe. Pourtant, le caractère intermittent de cette énergie renouvelable introduit des difficultés pour la gestion du réseau électrique. De plus, dans le cadre de la dérégulation des marchés de l’électricité, l’énergie éolienne est pénalisée par rapport aux moyens de production contrôlables. La prédiction de la production éolienne à des horizons de 2-3 jours aide l’intégration de cette énergie. Ces prédictions consistent en une seule valeur par horizon, qui correspond à la production la plus probable. Cette information n’est pas suffisante pour définir des stratégies de commerce ou de gestion optimales. C’est pour cela que notre travail se concentre sur l’incertitude des prédictions éoliennes. Les caractéristiques de cette incertitude sont décrites à travers une analyse des performances de certains modèles de l’état de l’art, et en soulignant l’influence de certaines variables sur les moments des distributions d’erreurs de prédiction. Ensuite, nous décrivons une méthode générique pour l’estimation d’intervalles de prédiction. Il s’agit d’une méthode statistique nonparamétrique qui utilise des concepts de logique floue pour intégrer l’expertise acquise concernant les caractéristiques de cette incertitude. En estimant plusieurs intervalles à la fois, on obtient alors des prédictions probabilistes sous forme de densité de probabilité de production éolienne pour chaque horizon. La méthode est évaluée en terme de fiabilité, finesse et résolution. En parallèle, nous explorons la possibilité d’utiliser des prédictions ensemblistes pour fournir des ‘prévisions d’erreur’. Ces prédictions ensemblistes sont obtenues soit en convertissant des prévisions météorologiques ensemblistes (fournies par ECMWF ou NCEP), soit en appliquant une approche de décalage temporel. Nous proposons une définition d’indices de risque, qui reflètent la dispersion des ensembles pour un ou plusieurs horizons consécutifs. Une relation probabiliste entre ces indices de risque et le niveau d’erreur de prédiction est établie. Dans une dernière partie, nous considérons la participation de l’énergie éolienne dans les marchés de l’électricité afin de démontrer la valeur de l’information ‘incertitude’. Nous expliquons comment définir des stratégies de participation à ces bourses de l’électricité avec des prédictions déterministes ou probabilistes. Les bénéfices résultant d’une estimation de l’incertitude des prédictions éoliennes sont clairement démontrés<br>Wind power experiences a tremendous development of its installed capacities in Europe. Though, the intermittence of wind generation causes difficulties in the management of power systems. Also, in the context of the deregulation of electricity markets, wind energy is penalized by its intermittent nature. It is recognized today that the forecasting of wind power for horizons up to 2/3-day ahead eases the integration of wind generation. Wind power forecasts are traditionally provided in the form of point predictions, which correspond to the most-likely power production for a given horizon. That sole information is not sufficient for developing optimal management or trading strategies. Therefore, we investigate on possible ways for estimating the uncertainty of wind power forecasts. The characteristics of the prediction uncertainty are described by a thorough study of the performance of some of the state-of-the-art approaches, and by underlining the influence of some variables e. G. Level of predicted power on distributions of prediction errors. Then, a generic method for the estimation of prediction intervals is introduced. This statistical method is non-parametric and utilizes fuzzy logic concepts for integrating expertise on the prediction uncertainty characteristics. By estimating several prediction intervals at once, one obtains predictive distributions of wind power output. The proposed method is evaluated in terms of its reliability, sharpness and resolution. In parallel, we explore the potential use of ensemble predictions for skill forecasting. Wind power ensemble forecasts are obtained either by converting meteorological ensembles (from ECMWF and NCEP) to power or by applying a poor man’s temporal approach. A proposal for the definition of prediction risk indices is given, reflecting the disagreement between ensemble members over a set of successive look-ahead times. Such prediction risk indices may comprise a more comprehensive signal on the expected level of uncertainty in an operational environment. A probabilistic relation between classes of risk indices and the level of forecast error is shown. In a final part, the trading application is considered for demonstrating the value of uncertainty estimation when predicting wind generation. It is explained how to integrate that uncertainty information in a decision-making process accounting for the sensitivity of end-users to regulation costs. The benefits of having a probabilistic view of wind power forecasting are clearly shown
3
Surman, Patricia Jovanna. "Ida Gotkovsky's Eolienne Pour Flute et Harpe in Theory and Practice: A Critical Analysis." Thesis, University of North Texas, 2010. https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc28482/.
Full textAbstract:
This dissertation addresses specific theoretical issues within Gotkovsky's Eolienne. She was a student of Messiaen, and his influence is evident in Eolienne, but at the same time, Gotkovsky's compositional voice is both personally distinctive and reflects l'esprit de temps of the twentieth century Parisian musical world. The research provides extensive analytical insight into Gotkovsky's musical language in Eolienne, specifically her use of symmetrical scales, emphasis on timbre, and formal constructs. Because there are limited scholarly resources available on the subject of flute and harp chamber music, and a small amount of biographical information on Gotkovsky, this dissertation is a significant contribution within the area of chamber music for flute, both historically and theoretically. It provides an analysis of Gotkovsky's musical language and the analysis gives performers access to musical-theoretical information previously unavailable.
4
Kichkie, Nabil. "Comportement dynamique en lacet d'une eolienne a axe horizontal." Paris, ENSAM, 1987. http://www.theses.fr/1987ENAM0007.
Full textAbstract:
Determination de l'influence des parametres geometriques et aerodynamiques sur le comportement dynamique de la machine grace a la resolution du systeme d'equations differentielles qui caracterise le mouvement d'oscillation. Essais en soufflerie sur une maquette a l'echelle 1/3,5 permettant de determiner les couples de rappel ainsi que le coefficient de puissance et le comportement en lacet. Transposition des resultats de la maquette au prototype par l'application des lois de la similitude
5
Bals, Gilbert. "Analyse experimentale et theorique du fonctionnement d'une eolienne a pas variable." Poitiers, 1987. http://www.theses.fr/1987POIT2118.
Full textAbstract:
La machine de modele aeromate est destinee a l'alimentation du phare de l'ile amedee a noumea. Mesure des caracteristiques du vent et du fonctionnement de l'eolienne. Comparaison avec les resultats theoriques. Les mesures revelent quatre phases selon la vitesse du vent, dont seule la quatrieme, pour v >ou= 7m/s produit la puissance optimale. On met en evidence un comportement anormal de l'eolienne en lacet
6
Fabre, Bernard. "Controle d'une eolienne darrieus par un convertisseur mecano-thermique a courants de foucault." Paris 6, 1989. http://www.theses.fr/1989PA066177.
Full textAbstract:
L'association d'une eolienne a axe vertical (darrieus) a pales droites et d'un convertisseur mecano-thermique a courants de foucault constitue le systeme de chauffage eolien etudie. La definition et la mise au point du convertisseur sont suivies de la description et du controle en vibrations de l'eolienne. La courbe du coefficient de puissance aerodynamique, cp, en fonction du rapport de vitesse specifique, vs, est obtenue par une methode inedite; en milieu naturel, a frequence de rotation variable et sans critere de stabilite, par une correction inertielle et un traitement statistique par classe de vs. La dispersion due aux ecarts de mesure de la vitesse du vent est attenuee grace au traitement suivi du mixage de plusieurs sequences de mesures obtenues sur des plages juxtaposees de vs; l'histogramme des valeurs de vs doit etre large et plat. La position relative stator-rotor du convertisseur constitue le parametre independant dont la commande permet, par son asservissement a la frequence de rotation n, le controle du systeme eolien; a la recherche de l'energie thermique maximale par vent modere et en imposant une limitation de frequence de rotation par vent fort. Le controle uniquement fonction de n n'est optimal que pour un vent stationnaire, controle statique mais nous montrons qu'il permet de recuperer en moyenne 95% de l'energie que donnerait un controle optimal dynamique. La limitation de frequence est obtenue, quelles que soient les conditions de vent, avec le convertisseur de rapport de puissances crete/nominal egal a 1,5. Le fonctionnement autonome est assure par une console de commande a microprocesseur permettant la surveillance du vent, le demarrage, le controle optimal, la limitation de frequence et tous les tests de securite necessaires a la sauvegarde du systeme eolien
7
Papastefanakis, Dimitrios. "Orthoptere : etude aerodynamique d'une eolienne a axe vertical et sa regulation energetique par microprocesseur." Paris 6, 1986. http://www.theses.fr/1986PA066517.
Full textAbstract:
L'orthoptere est une eolienne non conventionnelle, a axe vertical, constituee de deux palmes type plaque plane qui restent constamment perpendiculaires entre elles. Etude experimentale et numerique de l'influence de divers parametres: grandeur de corde, calage, presence d'un axe central, et rayon de courbure des bords d'attaque, sur les performances globales de l'eolienne. Conception d'un systeme de regulation par microprocesseur. Etude theorique de couplage direct avec une pompe a chaleur
8
BAMDAD-SOOFI, JAHANSHAH. "Performances mecaniques du rotor d'une eolienne darrieus et application a "aeolia 3" en fonctionnement." Paris, ENSAM, 1986. http://www.theses.fr/1986ENAM0006.
Full textAbstract:
Etude des contraintes et des deformees du rotor pour toute situation de fonctionnement optimal, suivant trois etapes de recherche: 1. Analyse de fabrication des pales d'aeolia 3 (forme troposkienne de construction, parametres geometriques, contraintes normales dues au procede de cintrage). 2. Analyse du comportement statique du rotor. 3. Analyse du comportement dynamique des pales en fonctionnement (y compris l'arret) avec determination des modes propres du rotor et des deformees modales. Deux methodes de calcul, toutes deux matricielles, ont ete etudiees selon les besoins en rapidite du calcul et de sa mise au point et selon les besoins de precision des resultats
9
OULD-HAMED, AHMEDOU. "Variations spatio-temporelles du vent dans la zone ouest mauritanienne : application a l'energie eolienne." Nice, 1996. http://www.theses.fr/1996NICE5017.
Full textAbstract:
L'energie eolienne constitue, avec l'energie solaire, l'une des sources d'energie les plus adaptees pour un pays comme la mauritanie. L'utilisation de ces energies alternatives contribue a la preservation de l'environnement, a la reduction des charges d'exportation des hydrocarbures mais surtout a subvenir aux besoins en eau et en electrification rurale necessaires a l'amelioration de la sante publique et a l'education. Encore faut-il connaitre les possibilites de la mauritanie et determiner les zones qui se pretent le plus a une exploitation rentable de cette energie. Ce travail a pour objectif de contribuer a une meilleure connaissance du potentiel eolien dans la partie ouest de la mauritanie en vue de promouvoir l'energie eolienne. Il a fallu d'abord evaluer la fiabilite des donnees disponibles et trouver les tendances generales des variations spatio-temporelles du vent. Les donnees de sept stations meteorologiques (400 000 releves au total sur dix ans) ont ete analysees. Celles de stations automatiques plus recentes ont servi a evaluer la fiabilite des series plus anciennes qui presentent des imprecisions et anomalies importantes. Les travaux realises sur les frontieres des pays limitrophes ont ete mis a profit. Les vents dominants (en dehors de l'ete) sont dus au centre de haute pression des acores. Ils suivent approximativement des arcs de cercle centres en moyenne au nord de l'atlantique. Ce sont des vents du nord - nord - est a nouadhibou, d'est - sud - est a kaedi et evoluant entre ces deux extremes pour les autres stations selon leurs positions geographiques. La vitesse moyenne annuelle du vent est assez elevee (plus de 3 m. S#-#1 dans toute la zone d'etude). Elle est plus elevee sur le littoral qu'a l'interieur du pays et augmente du sud vers le nord avec une exception au nord-est a cause du relief escarpe de l'adrar. Les resultats montrent qu'on peut subdiviser l'ouest de la mauritanie en trois parties distinctes: 1 nouadhibou ou la vitesse moyenne est relativement elevee et la frequence des calmes est faible. Le vent y est une source d'energie importante (plus de 400 w. M#-#2 en moyenne a 10 m) ; 2 la cote a l'ouest limite la deuxieme zone ; celle-ci, etroite au nord, s'elargit vers le centre (entre akjoujt et boutilimitt) pour se retrecir de nouveau en direction du fleuve senegal. Le vent y est relativement regulier tout le long de l'annee (en dehors de l'ete). La densite de puissance est plus importante au nord qu'au sud et a mesure qu'on s'approche du littoral. On l'estime entre 100 et 200 w. M#-#2 a 10 m. La connaissance du potentiel dans cette region ne doit pas poser beaucoup de problemes, car le terrain est relativement plat ; 3 le potentiel eolien de la derniere partie, qui couvre le reste de la zone d'etude, est plus faible que dans les deux premieres (moins de 100 w. M#-#2) mais il existe des ilots favorises par leur position (altitude, phenomene de survitesse, courant de vallee, etc. ). Les mecanismes generaux restent similaires mais sont largement modifies localement par le relief. Globalement, le nord est mieux loti que le sud du point de vue du potentiel eolien de meme que l'ouest par rapport a l'est
10
Gliga, Lavinius ioan. "Diagnostic d'une Turbine Eolienne à Distance à l'aide du Réseau de Capteurs sans Fil." Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMR063/document.
Full textAbstract:
Les Éoliennes à Entraînement Direct (ÉED) sont équipées de Générateurs Syn- chrones à Aimants Permanents (GSAP). Leurs trois plus courantes défaillances sont la dé- magnétisation, l’excentricité (statique, dynamique et mixte) et le court-circuit inter-tour. L’analyse de la signature du courant de la machine est souvent utilisée pour rechercher des problèmes du générateur, car ces altérations introduisent des harmoniques supplémen- taires dans les courants générés. La Transformée de Fourier Rapide (TFR) est utilisée pour calculer le spectre des courants. Cependant, la TFR permet de calculer l’ensemble du spec- tre, tandis que le nombre de défauts possible et le nombre d’harmoniques introduites sont faibles. L’algorithme de Goertzel, mis en oeuvre sous forme de filtre (le filtre de Goertzel), est présenté comme une alternative plus efficace au TFR. Le spectre des courants change avec la vitesse du vent, ce qui rend la détection plus difficile. Le Filtre de Kalman Étendu (FKÉ) est proposé comme solution. Le spectre de résidus, calcule entre les courants estimés et les courants générés, est constant, quelle que soit la vitesse du vent. Cependant, l’effet des défauts est visible dans leur spectre. Lors de l’utilisation de l’FKÉ, un défi consiste à estime la matrice de covariance pour le bruit du processus. Une nouvelle méthode était développée pour ça, qui n’utilise aucune de maîtrise du filtre. Les ÉED sont placés soit dans des zones éloignées, soit dans des villes. Pour la surveillance des ÉED, des dizaines ou des centaines de kilomètres de câbles sont nécessaires. Les Réseaux de Capteurs sans Fil (RCF) sont bien adaptés pour être utilisés dans l’infrastructure de communication des ÉED. RCF ont des coûts initiaux et d’entretien plus faibles et leurs installations sont rapides. De plus, ils peuvent compléter les réseaux câblés. Différentes technologies sans fil sont comparées : les technologies à grande surface, ainsi que les technologies à courte portée qui supportent des débits de données élevés<br>Direct Drive Wind Turbines (DDWTs) are equipped with Permanent Magnet Syn- chronous Generators (PMSGs). Their three most common failures are demagnetization, ec- centricity (static, dynamic and mixed) and inter-turn short circuit. Machine Current Signa- ture Analysis is often used to look for generator problems, as these impairments introduce additional harmonics into the generated currents. The Fast Fourier Transform (FFT) is utilized to compute the spectrum of the currents. However, the FFT calculates the whole spectrum, while the number of possible faults and the number of introduced harmonics is low. The Goertzel algorithm, implemented as a filter (the Goertzel filter), is presented as a more efficient alternative to the FFT. The spectrum of the currents changes with the wind speed, and thus the detection is made more difficult. The Extended Kalman Filter (EKF) is proposed as a solution. The spectrum of the residuals, computed between the estimated and the generated current, is constant, regardless of the wind speed. However, the effect of the faults is visible in the spectrum. When using the EKF, one challenge is to find out the covariance matrix of the process noise. A new method was developed in this regard, which does not use any of the matrices of the filter. DDWTs are either placed in remote areas or in cities. For the monitoring of a DDWT, tens or hundreds of kilometers of cables are necessary. Wireless Sensor Networks (WSNs) are suited to be used in the communication infrastructure of DDWTs. WSNs have lower initial and maintenance costs, and they are quickly installed. Moreover, they can complement wired networks. Different wireless technologies are com- pared - both wide area ones, as well as short range technologies which support high data rates
11
Bouhali, Omar. "CONTRIBUTION DES CONVERTISSEURS MULTINIVEAUX AU RACCORDEMENT DE LA PRODUCTION D'ORIGINE EOLIENNE SUR UN RESEAU ELECTRIQUE." Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00152745.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail a été d'évaluer les possibilités des convertisseurs multi niveaux pour le raccordement de systèmes de génération d'éolienne intégrant un système de stockage. La modélisation et la commande du raccordement d'une source ont été étudiées ; le convertisseur utilisé pour réaliser la connexion au réseau est contrôlé afin de réguler le bus continu intermédiaire. Cette utilisation de convertisseur de topologie NPC exige l'équilibrage du bus continu. Une solution basée sur l'utilisation des configurations redondantes est proposée. Ensuite, la généralisation pour la modélisation et la commande d'un onduleur triphasé multi niveaux est développée avec l'utilisation d'unité de stockage pour réguler le bus continu et compenser les fluctuations de puissance de l'éolienne. La supervision énergétique de cette association de deux sources est réalisée et le domaine de fonctionnement est déterminé. Différentes possibilités de connexion de ces deux sources sont développées et évaluées expérimentalement. Enfin, l'utilisation d'un convertisseur utilisant quatre condensateurs en série pour le bus continu est analysée pour le raccordement d'un système multi sources. Diverses possibilités de raccordement sur ce bus continu sont abordées et le système de supervision des puissances nécessaire pour chaque cas est présenté.
12
Abou, Chacra Fouad. "Valorisation et optimisation du stockage d'énergie dans un réseau d'énergie électrique." Paris 11, 2005. http://www.theses.fr/2005PA112063.
Full textAbstract:
En parallèle au contexte économique actuel des réseaux d'énergie imposé par la directive Européenne avec tout ce que cela implique d'enjeux financiers de séparation des acteurs et d'objectifs environnementaux, de multiples contraintes techniques pèsent actuellement sur le système électrique telles que, la charge du système, la pointe de consommation, les défauts sur les ouvrages, le réglage des grandeurs fondamentales, l'intégration de la production éolienne, etc. Avec les progrès technologiques, le stockage d'énergie associé à une partie du réseau peut présenter des potentialités intéressantes telles que l'optimisation de la consommation d'énergie par rapport aux tarifs, le stockage d'énergie peu polluante (éolienne, solaire), la limitation des investissements en infrastructures par écrêtage de pointe, la fourniture de services système, etc. Dans le cadre de cette étude, l'installation du stockage d'énergie est analysée dans deux emplacements stratégiques d'un réseau d'énergie : un poste source HTB-HTA et une ferme éolienne. Dans chacun de ces emplacements, les différentes applications du stockage sont mises en équation ainsi que les indicateurs économiques propres au projet. Ensuite, des méthodes d'optimisation adaptées sont utilisées pour maximiser la valeur actuelle nette du projet. Cette optimisation (algorithmes génétiques, Pareto, etc. ) permet de déterminer le dimensionnement et la commande optimaux du système de stockage d'énergie choisi dans un ensemble de technologies les plus adaptées et d'évaluer l'impact technico-économique de cette solution sur le fonctionnement du réseau d'énergie électrique<br>For more than a century, electric transmission and distribution systems have been developed assuming that electric energy was almost impossible to store. Technical progress, new environmental requirements and electrical industry reforms now lead us to believe that storage in the future will be one of the main challenges in the development of power systems. Storage would have potential applications to deal with current technical constraints such as the system load, peakload value, faults in parts of the system, control issues, etc. And economic ones such as upgrades deferral, renewable energy deployment, etc. In this study, energy storage is considered in two startegic locations in the French power system: HT/MT substations and wind farms. Possible applications and economic flags are formulated and appropriate optimization methods (genetic algorithms, Pareto) are used to maximize the project net present value. This optimization results in defining optimal capacities and control strategies for the energy storage system, taken from a set of storage technologies suitable for this problem, and in assessing the technico-economic impact of energy storage as a solution in power systems
13
Lipian, Michal. "Modèle hybride pour simuler l’écoulement à travers un birotor éolien caréné et sa validation expérimentale." Thesis, Paris, ENSAM, 2018. http://www.theses.fr/2018ENAM0073/document.
Full textAbstract:
La thèse résume la recherche sur le fonctionnement et l’écoulement autour d’une éolienne caréné à deux rotors. Le placement d’une turbine à l’entrée d’un canal divergent permet d’augmenter le débit massique à travers le rotor. Afin de mieux tirer parti de l’augmentation de la vitesse du vent à l’entrée du diffuseur, il a été décidé d’examiner la possibilité de placer un deuxième rotor, tournant dans le sens opposé, dans cette zone.L'étude menée combinait plusieurs voies de recherche différentes, y compris les méthodes de la mécanique des fluides numérique (CFD) et des études expérimentales. Cela a permis de mieux comprendre la nature de l'écoulement et du fonctionnement d'une éolienne à deux rotors. Des recherches expérimentales ont été menées dans la soufflerie de l’Institut de Turbomachinerie de l’Ecole Polytechnique de Lodz (Pologne). Une série de mesures de systèmes d'éoliennes divers, avec et sans carénage, à un et deux rotors, a été réalisée. Les résultats recueillis ont permis de confirmer que le carénage pouvait augmenter considérablement (même deux fois) l'efficacité du rotor. Cependant, les forces aérodynamiques et la vitesse de rotation augmentent également. Cet inconvénient peut être partiellement résolu en utilisant un deuxième rotor et en répartissant les charges aérodynamiques sur deux étages de turbine.Une partie importante de l'étude était les simulations numériques. Ils ont permis de préciser la nature et les paramètres de l'écoulement et d'estimer leur impact sur les performances de l'éolienne. Deux modèles numériques différents ont été développés:• Modèle rotor complet (anglais : Fully-resolved Rotor Model, FRM): modèle URANS dans ANSYS CFX, basé sur la discrétisation de la géométrie complète du rotor; ce modèle a été utilisé pour l'analyse de l’écoulement,• Modèle hybride CFD-BET (théorie de l’élément de pâle): modèle RANS dans ANSYS Fluent, dans lequel le rotor est représenté par les termes source dans les équations de Navier-Stokes, déterminés par un code interne; ce modèle a été utilisé pour évaluer les performances de différentes configurations d'éoliennes.Au cours de la recherche, une correction empirique interne de la perte d’extrémité de la pâle (anglais : tip loss correction) a été proposée, en tenant compte de l’influence du diffuseur. L’étude réalisée a permis d’observer, entre autres, que le déplacement du rotor en aval vers la sortie du diffuseur pouvait entraîner une réduction de la vitesse du vent à travers le rotor en amont, placé à l’entrée du diffuseur, et une diminution de la puissance globale du système<br>Doctoral dissertation summarizes the research on the functioning and flow around a two-stage, shrouded wind turbine. Placing the turbine at the inlet of a diverging channel allows to increase the mass flow rate of the flow through the rotor. To better take advantage of the increase in wind speed at the diffuser inlet, it was decided to examine the possibility of placing a second rotor in this area, with the opposite direction of rotation.The conducted study combined several different research paths, including Computational Fluid Dynamics (CFD) methods and experimental studies. This allowed for a more refined understanding of the nature of the flow and operation of a wind turbine with two rotors. Experimental research was carried out in the IMP TUL wind tunnel. A series of measurements of various turbine systems with and without shroud, with single- and double-rotor wind turbine were made. The collected results allowed to confirm that the shrouding can significantly (even twice) increase the efficiency of the rotor. However, aerodynamic forces and rotational speed also increase. This disadvantage can be partially addressed by using a second rotor and distributing aerodynamic loads to two turbine stages.An important part of the study were numerical simulations. They allowed to specify in more detail the nature and parameters of the flow and to estimate their impact on the performance of the wind turbine. Two different numerical models were developed:• Fully-resolved Rotor Model: URANS model in ANSYS CFX, based on discretising the entire geometry of the rotor, used for the flow analysis,• Hybrid model CFD-BET (Blade-Element Theory): RANS model in ANSYS Fluent, in which the rotor is represented by source terms in the Navier-Stokes equations, determined by an in-house code; the model was used to evaluate the performance of different wind turbine configurations.In the course of the research an in-house, empirical tip loss correction was proposed, taking into account the influence of the diffuser. The performed study permitted to observe, among others, that moving the rear rotor towards the outlet of the diffuser may result in a reduction of the wind speed through the front rotor, placed at the inlet to the diffuser, and a decrease in the overall system power
14
Meunier, Michel-Ange. "Envol et transport de particules en couche limité turbulente instationnaire." Valenciennes, 1999. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/88ecdd6d-74f4-4c5e-a2d5-6fc59a13271b.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans ce mémoire est consacré aux problèmes d'érosion éolienne des tas de stockage de matière première sur sites industriels. L'aspect instationnaire de l'écoulement est pris en compte. Les phénomènes d'envol et de transport de particules sont intimement liés aux fluctuations turbulentes résultant de structures cohérentes dans la zone pariétale. L'analyse spectrale d'une rafale de vent montre que les basses fréquences sont les composantes les plus énergétiques. Dans une soufflerie instationnaire (fréquence de pulsation 0,1 à 0,5 Hz), par mesures thermo-anémométriques les moments d'ordre 2, 3, 4 sont déterminés pour les fluctuations de la contrainte pariétale et de la vitesse longitudinale. En configuration stationnaire, les résultats sont en accord avec la littérature. Le paramètre caractéristique de l'instationnarité utilisé est l+s. Pour des valeurs de ce paramètre allant de 109 à 213, la turbulence réagit de façon similaire aux principaux résultats bibliographiques, mais pour des plages de l+s décalées. De plus, les mesures de la sonde mobile corroborent les mesures pariétales. En présence de particules modèles (sphériques), lors du processus de saltation, les investigations expérimentales sont menées par analyses d'images et pesées différentielles. En régime stationnaire, les flux massiques et évolutions des profils de concentration de particules sont en accord avec la littérature. Selon les cas, une décroissance temporelle est observée. Le profil de vitesse des particules est déterminé par PIV. En régime pulsé, une baisse des valeurs semble pouvoir être attribuée au retard de phase de la partie solide lie au rapport des temps caractéristiques des deux phases en présence<br>This experimental study deals with particles laden wind generated above piles of materials in steelworks sites. Especially, unsteady aspect of the flow is taken into account. Take-off and transport processes are connected with turbulent fluctuations which result of coherent structures in the near wall region. Gust analysis shows predominance of low frequencies in the energy spectrum. Hot wires gauges are used in a pulsating wind channel (frequency from 0. 1 to 0. 5 Hz) in order to measure the 2nd, 3rd or 4th mode, results are in good agreement with literature. ʪ+ is the main parameter to characterize pulsating flows. For ʪ+ values from 109 to 213, turbulence reacts in the same way as reported in others studies but with different ranges. Moreover, turbulence characteristics measured from static wall jauge are the same as those obtained with jauge mounted on a traversing mechanism. Spherical particles laden flow shows a saltation process. Experimental investigations consist on images processing and weighting method. In stationary mode, mass flux and slope of particles concentration profiles are in good agreement with literature. According to velocities values, a temporal decay of the two previous parameters is observed. Particles velocities profiles are determined by cross-correlation processing. In pulsating flow, mass flux mean values decrease, which could be attributed to the phase shift between solid and fluid phases. This behaviour seems to depend on the ratio of characteristic times of both phases. Moments of the longitudinal wall shear stress and velocity fluctuations. In stationary stationary mode, mass flux and slope of particles concentration profiles are in good agreement with literature. According to velocities values, a temporal decay of the two previous parameters is observed. Particles velocities profiles are determined by cross-correlation processing. In pulsating flow, mass flux mean values decrease, which could be attributed to the phase shift between solid and fluid phases. This behaviour seems to depend on the ratio of characteristic times of both phases
15
Jing, Zhenrong. "Simulations Numériques des Transitions de Couche Limite sur des Pales en Rotation : Eolienne à Axe Horizontal et Hélice Marine." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2020. http://www.theses.fr/2020ECDN0035.
Full textAbstract:
Les couches limites des Eolienne à Axe Horizontal (HAWT) et des hélices marines partagent un point commun avec l'écoulement de von Kármán, qui est créé par un disque rotatif immensé dans un fluide. L'écoulement de von Kármán peut induire une transition par écoulement transverse aussi dite "corss-flow". L'objet de la présente étude est la possibilité d'une transition d'écoulement transversal sur les HAWT et les hélices marines. Cette étude montre que les transitions naturelle de couche limite sur les HAWTs et les hélices marine sont induites par des mécanismes distinctement différents. Le résultat de l'écoulement autour d'un pale de HAWT montre que le profil de la couche limite est très proche d'un profil bidimensionnel. Sur la pale, la vitesse dans le sens de l'envergure est faible lorsque la couche limite est attachée. En conséquence, la transition naturelle est très similaire au profil 2D et est aux ondes de Tollmien – Schlichting (TS). Sur la pale d'hélice marine, l'écoulement de la couche limite est entièrement tridimensionnel (3D) en raison de la rotation. L'instabilité et la transition des "cross-flow" sont clairement observées. La forme des tourbillons est en bon accord avec la prédiction de la théorie de la stabilité linéaire (LST). Bien qu'il ait été longtemps supposé que la "cross-flow" transition devrait être importante sur les hélices, il s'agit de la première observation directe de tels phénomènes à notre connaissance. Parce que l'hélice n'a pas de symétrie de rotation infinie, notre résultat suggère que la couche limite sur les hélices marines est instable par convection. Cet aspect est différent par rapport a l'écoulement de von Kármán, qui est inconditionnellement instable<br>The boundary layers on HAWTs and marine propellers share an apparent common point with von Kármán swirling flow, which is created by a rotating disk in the otherwise still fluid. von Kármán swirling flow is the prototype of cross-flow transition. Therefore one focus of the present study is the possibility of cross-flow transition on HAWTs and marine propellers. This study shows that the natural boundary layer transitions on the HAWT and the marine propeller are induced by distinctively different mechanisms. The numerical result of a HAWT blade shows that the boundary layer profile on it is very close to 2-Dimensional (2D) airfoil flow. On the blade, the velocity in spanwise direction is small in the attached boundary layer. As a result, the natural transition on HAWT blade is very similar to the 2D airfoil and is due to Tollmien-Schlichting (TS) wave. On the marine propeller blade, the boundary layer flow is fully 3-Dimensional (3D) due to rotation. Cross-flow instability and transition are clearly observed. The shapes of the cross-flow vortices are in good agreement with the prediction of Linear Stability Theory (LST). Although its been long assumed that cross-flow transition should be important for propellers, this is the first direct observation of such phenomena as far as we know. Because the propeller does not have infinite rotational symmetry, our result suggests the boundary layer on the marine propeller is convectively unstable. This is different with von Kármán boundary layer flow, which is absolutely unstable
16
Bchir, Lahsen. "Etude theorique et experimentale d'un moteur eolien darrieus : application a l'entrainement de pompes solenoides dans diverses configurations." Paris 6, 1988. http://www.theses.fr/1988PA066046.
Full textAbstract:
Un systeme original de pompage eolien est propose. Il est constitue d'une eolienne darrieus et d'une pompe solenoide. Dans la premiere partie, l'etude theorique se developpe autour de deux modeles aerodynamiques distincts selon la valeur du rapport de vitesse. L'etude experimentale s'est effectuee avec des machines d'architectures differentes. En particulier nous avons demontre et verifie qu'un rotor darrieus judicieusement concu demarre de lui meme et sous la seule action du vent. Dans la seconde partie, l'etude hydraulique s'est effectuee sur divers prototypes de pompes solenoides. Ces dernieres possedent une cylindree et ne contiennent aucun organe interne excepte les clapets anti-retour
17
Poitiers, Frédéric. "ETUDE ET COMMANDE DE GENERATRICES ASYNCHRONES POUR L'UTILISATION DE L'ENERGIE EOLIENNE - Machine asynchrone à cage autonome - Machine asynchrone à double alimentation reliée au réseau." Phd thesis, Université de Nantes, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011383.
Full textAbstract:
La conversion de l'énergie éolienne en énergie électrique fait appel à de nombreuses disciplines scientifiques (météorologie pour l'étude du comportement du vent, mécanique et chimie pour les contraintes et la composition des divers matériaux utilisés dans l'aérogénérateur, mécanique des fluides pour l'effet des masses d'air en mouvement sur les pales, électrotechnique pour la conversion électromécanique et l'adaptation de l'énergie électrique). C'est à la partie électrotechnique de cette chaîne de conversion qu'est consacré ce mémoire. <br />Après un bref rappel des concepts et équations régissant le fonctionnement d'un système éolien, ce document dresse un état de l'art des ensembles machines – convertisseurs utilisés dans l'énergie éolienne. <br />Une première étude montre les performances et les limites d'utilisation de la machine asynchrone à cage auto-excitée. Elle utilise une modélisation originale et simple où le modèle de la machine est complètement indépendant de celui de la charge et des capacités d'excitation. Les régimes équilibré et déséquilibré sont étudiés en simulation et validés expérimentalement.<br />Dans un deuxième temps, la réalisation d'un simulateur physique d'aérogénérateur est présentée. Celui-ci est destiné à placer les génératrices à l'étude dans des conditions proches de la réalité en les entraînant grâce à une machine à courant continu commandée de façon à reproduire les variations de couple d'une éolienne. <br />La troisième partie de ce mémoire est consacrée à la production d'électricité sur un réseau grâce à une machine asynchrone à double alimentation. L'originalité de cette machine, utilisée dans un système éolien, est de pouvoir contrôler l'échange de puissance entre le stator et le réseau en agissant sur les signaux rotoriques via un convertisseur bidirectionnel. Dans cette optique une commande vectorielle en puissances active et réactive statoriques est mise en œuvre. Cette commande est élaborée et testée en synthétisant trois types de régulateurs linéaires : Proportionnel- Intégral, RST basé sur la théorie du placement de pôles et Linéaire Quadratique Gaussien basé sur la minimisation d'un critère quadratique. Les performances du dispositif sont analysées et comparées en termes de suivi de consigne, robustesse, et rejet de perturbations.
18
Khezami, Nadhira. "Commande multimodèle optimale des éoliennes : application à la participation des éoliennes au réglage de la fréquence." Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00675623.
Full textAbstract:
La forte et rapide croissance de l'énergie éolienne à travers le monde a nécessité la mise en vigueur de nouveaux critères normalisés permettant de l'intégrer dans les réseaux électriques sans affecter la qualité et la stabilité du système, et qui peuvent demander aux éoliennes de participer au réglage de la fréquence dans les réseaux en cas de besoin. Ainsi, les travaux présentés dans cette thèse visent à proposer une solution de loi de commande qui permette aux éoliennes de participer au réglage de la fréquence du réseau. En analysant les limites des correcteurs classiques de types P, PI et PID, nous avons opté pour la commande LQ munie d'une approche multimodèle et qui a montré de bonnes performances aux résultats de simulation. Certaines améliorations ont été ajoutées à cette loi de commande du genre modèle de référence, action intégrale, ... afin de permettre une poursuite de puissance autour d'une référence donnée qui change selon la fréquence du réseau
19
Gaillard, Arnaud. "Système éolien basé sur une MADA : contribution à l'étude de la qualité de l'énergie électrique et de la continuité de service." Thesis, Nancy 1, 2010. http://www.theses.fr/2010NAN10023/document.
Full textAbstract:
Les systèmes éoliens seront certainement amenés, à court terme, à contribuer aux services systèmes (compensation de la puissance réactive, stabilité du plan de tension,…) comme le font actuellement les alternateurs de centrales classiques. Ils seront également amenés à participer à l'amélioration de la qualité de l'énergie électrique, filtrage des courants harmoniques en particulier. De plus, vu l'augmentation de la puissance éolienne installée et fournie au réseau électrique, les éoliennes devront certainement assurer, à plus long terme, une continuité de service suite à un défaut électrique sur le réseau ou sur un des éléments de la chaîne de conversion électromécanique (interrupteurs de puissance, capteurs,…) afin d'améliorer leur fiabilité. Dans ces travaux de thèse, nous avons montré dans un premier temps qu'un système éolien basé sur une Machine Asynchrone à Double Alimentation (MADA) possédant un gain d'amplification entre les courants rotoriques et statoriques peut participer efficacement à l'amélioration de la qualité de l'énergie électrique en compensant simultanément de la puissance réactive et des courants harmoniques présents sur le réseau, sans pour autant nécessiter un surdimensionnement des éléments de la chaîne de conversion électromécanique. Ensuite, nous avons étudié des topologies dites “fault tolerant” de convertisseurs statiques triphasés et leurs commandes associées, permettant de garantir la continuité de service en présence de défauts éventuels d'un semi-conducteur ou d'un capteur de courant. Pour réduire autant que possible le temps de détection de défaut, nous avons ciblé un composant FPGA (Field Programmable Gate Array) pour le contrôle/commande “fault tolerant”. Les résultats de simulation, de prototypage “FPGA in the loop” et expérimentaux démontrent les performances des méthodes proposées<br>Wind Energy Conversion Systems (WECS) will probably be intended, in a short term, to provide ancillary services such as reactive power compensation, as done by conventional generators of power plants and/or participate in improving electric power quality by filtering harmonic currents. Furthermore, by considering the increased installed wind power, connected to the grid, WECS will certainly ensure, in long term, the continuity of service following an electrical fault on the grid or on one of elements of the electromechanical conversion (power switches, sensors…) to ensure their reliability. In this thesis, we have studied in the first part a WECS based on Doubly Fed Induction Generator (DFIG) with an amplification gain between the stator and rotor currents. We have demonstrated that such a WECS can efficiently improving the electric power quality by compensating simultaneously reactive power and harmonic currents on the grid, without requiring any oversized elements in the electromechanical conversion chain. Then, we studied fault tolerant converter topologies and associated controls, ensuring the continuity of service in the presence of possible faults of a semiconductor or a current sensor. To minimize the time fault detection, we used an FPGA (Field Programmable Gate Array) to implement the fault tolerant controller. Simulation, “FPGA in the loop” prototyping and experimental results have validated the performances of the proposed methods and fault tolerant topologie
20
Aouachria, Zéroual. "L'Eolienne Savonius : comportements mécanique et aérodynamique." Aix-Marseille 1, 1987. http://www.theses.fr/1987AIX11062.
Full textAbstract:
Methode experimentale de mesure des pressions parietales d'un rotor, a axe vertical, de type savonius en rotation. Les resultats obtenus ont ete utilises dans un modele de calcul afin de determiner les parametres mecaniques c::(m)et c::(p) de la machine. Determination des coefficients de trainee et de portance ainsi que du comportement vibratoire du rotor sous l'effet des forces aerodynamiques. Correlation du champ des pressions d'aube avec le systeme des emissions tourbillonnaires engendrees par l'eolienne en rotation. Etude de dispositifs de suspension de type "pilotis" destines a isoler, en vibration, un rotor savonius tripale
21
Memon, Asif Ali. "Développement d'un modèle de surface active pour améliorer la représentation des charges aérodynamiques sur une pale éolienne." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00689331.
Full textAbstract:
Ces travaux de recherche visent à améliorer la modélisation par surface active afin de mieux représenter l'écoulement autour d'un rotor éolien. Une étude approfondie du développement du sillage à l'aval du profil de pale et du rotor éolien est réalisée en utilisant le modèle hybride proposé. Le modèle de surface active présente un couplage entre la méthode de l'élément de pale et un solveur de Navier-Stokes, faisant appel à un calcul itératif. Dans le solveur de Navier-Stokes les forces aérodynamiques appliquées par la pale en réaction à l'écoulement sont imposées sur la surface dite 'surface active' Dans la version initiale du modèle de surface active, les forces sont principalement représentées par la force normale au profil ; force répartie comme une discontinuité de pression sur la surface. Dans cette thèse, afin d'améliorer la reproduction du comportement aérodynamique, en plus de la discontinuité de pression, les forces tangentielles sont imposées comme des termes sources au voisinage de la surface active. Dans un premier temps, la méthode proposée est validée dans le cas de l'écoulement autour d'un profil éolien. Ainsi, le champ d'écoulement calculé par la méthode proposée est comparé avec la modélisation CFD utilisant la géométrie réelle du profil et cette comparaison montre un bon accord. La comparaison avec d'autres méthodes hybrides existantes est faite et montre que l'approche proposée représente mieux le champ d'écoulement autour du profil même aux angles d'incidence importants. Ensuite, la méthode proposée est utilisée pour étudier le développement du sillage proche d'une éolienne à axe horizontal. Les résultats de calcul sont comparés aux résultats d'essais effectués dans la soufflerie d'Arts et Métiers ParisTech. Dans ces expériences, le champ d'écoulement en aval du rotor éolien est mesuré en utilisant la vélocimétrie par images des particules (PIV). La comparaison entre les résultats numériques et expérimentaux montre un bon accord qui confirme la validité de la méthode proposé.
22
Beltran, Brice. "Contribution à la Commande Robuste des Eoliennes à Base de Génératrices Asynchrones Double Alimentation : Du Mode Glissant Classique au Mode Glissant d'Ordre Supérieur." Phd thesis, Université de Bretagne occidentale - Brest, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00598805.
Full textAbstract:
Le développement durable et les énergies renouvelables suscitent aujourd'hui l'intérêt de plusieurs équipes de recherches. Le développement des éoliennes représente un grand investissement dans le domaine de la recherche technologique. Ces machines qui produisent de l'énergie électrique à partir du vent peuvent constituer une alternative technologique et économique aux différentes sources d'énergies épuisables. D'ailleurs, la croissance de l'industrie éolienne mondiale est de l'ordre de 30% par an depuis le début des années 2000. De nombreux travaux de recherche sur le contrôle et la commande d'éoliennes ont été menés. Grâce à ces travaux, les dernières générations d'éoliennes fonctionnent avec une vitesse variable et disposent d'une régulation pitch. Il est ainsi possible de modifier la vitesse de rotation et l'angle de calage de chacune des pales, permettant alors d'améliorer la production de l'aérogénérateur. Néanmoins, il reste encore à introduire plus d'intelligence dans le fonctionnement des aérogénérateurs. L'objectif principal de nos travaux de thèse est d'étudier les techniques de commande robuste, de la génératrice, susceptibles d'optimiser la production d'une éolienne, en particulier celle utilisant une génératrice asynchrone double alimentation. Par optimisation, nous entendons non seulement améliorer la qualité de l'énergie produite et le rendement énergétique mais aussi diminuer les charges mécaniques de fatigue ; ce qui aurait pour conséquence de rendre possible la fabrication d'aéroturbines plus légères améliorant de ce fait la productivité. La ou les techniques de commande doivent donc tenir compte du comportement de l'éolienne dans son ensemble. Pour ce faire, nous avons exploré l'apport des modes glissants classiques puis d'ordre supérieur pour répondre au cahier des charges fixé. Les techniques de commandes proposées ont été testées sur le simulateur FAST élaboré par le laboratoire Américain NREL (National Renewable Energy Laboratory). Des essais expérimentaux effectués au laboratoire Grenoblois G2Elab sur un banc de 7.5 kW ont permis la validation des techniques proposées. Elles restent cependant perfectibles ouvrant ainsi la voie à d'intéressantes perspectives.
23
Chahboun, Abderrahim. "Les formations sableuses fluviatiles, littorales et eoliennes aux embouchures des oueds tensift, ksob et souss (atlas-atlantique, maroc)." Paris 6, 1988. http://www.theses.fr/1988PA066131.
Full textAbstract:
L'etude des formations sableuses aux embouchures des oueds tensift, ksob et souss de l'atlas-atlantique (maroc) permet de mettre en evidence les processus de leur mise en place, ainsi que l'origine de leur materiel. Les oueds apportent jusqu'a l'ocean des elements terrigenes (quartz, feldspaths et mineraux lourds). Ces elements sont remanies et melanges aux depots marins. Le stock sedimentaire est redistribue par les actions marines, et principalement une forte derive littorale nord-sud. Ainsi, dans le systeme du tensift, le materiel dunaire evolue sous l'influence des alizes et des vents d'ouest, mais l'activite de ces derniers se revele plus efficace. Dans le systeme de ksob, le materiel dunaire evolue sous l'action principale des alizes. Dans le systeme du souss, la dynamique eolienne se fait sous l'action conjuguee des alizes et des vents d'ouest. Ces evolutions sedimentaires se traduisent par une amelioration du tri, une diminution progressive du grain moyen et des teneurs en carbonates et mineraux lourds, ainsi que par une eolisation croissante des grains quartz.
24
Potentier, Thomas. "Impact of large spoilers on a wind turbine blade using full scale and unsteady CFD simulations." Electronic Thesis or Diss., Ecole centrale de Nantes, 2022. http://www.theses.fr/2022ECDN0067.
Full textAbstract:
Le premier objectif de la thèse est de caractériser le rôle de l'instationnarité aérodynamique locale introduite par les profils aérodynamiques épais équipés d'ajouts passifs. Un accent particulier sera mis sur les charges aérodynamiques, la durée de vie de la turbine et la production d'énergie. La thèse vise à comprendre les causes aérodynamiques de ladéfaillance structurelle en utilisant des méthodes de calcul de pointe. L'utilisation d'outils de haute fidélité tels que la CFD, à la fois en 2D et en 3D, a permis une meilleure compréhension du phénomène instationnaire. Une nouvelle façonde tenir compte de l'instationnarité dans le calcul de la fatigue aéroélastique BEM est ainsi proposée. Peu de références disponibles dans la littérature ciblent les aérofoils épais et/ou les conditions de fonctionnement des éoliennes. La thèse vise également à combler le vide dans la littérature en fournissant une analyse de profils épais simulés avec et sans spoilers. Enfin, les principaux résultats de la thèse sont : l'impact négatif du spoiler sur la durée de vie de la turbine, le conservatisme des polaires aérodynamiques simulées en 2D utilisées pour la simulation aéroélastique BEM et le calcul de la fatigue, l'indépendance de la fréquence de détachement des tourbillons avec la rotation et l'envergure des pales. Une analyse dédiée de l'effet d'amortissement 3D sur le comportement instationnaire permettrait une meilleure corrélation entre 2D et 3D<br>The first objective of the thesis is to characterise the role of the local aerodynamic unsteadiness introduced by thick aerofoils equipped with root aerodynamic add-on. A special focus will be on the aerofoil loads, turbine lifetime and turbine energy production. The thesis aims at understanding the aerodynamic causes of the structural failure using state of the art calculation methods. The use of high fidelity tool such as CFD, both in 2D and 3D, allowed for a better understanding of the unsteady phenomenon. A novel way of accounting for unsteadiness in the BEM aeroelastic fatigue calculation is proposed. Few references available in the literature are targeting thick aerofoils and/or large wind turbine operating conditions. The present thesis aims also at bridging the gap in the literature by providing an analysis of simulatedthick profiles with and without spoilers. Finally, the main findings of the thesis are: the negative impact of the spoiler upon the turbine lifetime, the conservativeness of 2D simulated aerodynamic polars used for BEM aeroelastic simulation and fatigue calculation, the independence of the vortex shedding frequency with the blade rotation and span. A dedicated analysis about the 3D dampening effect on the unsteady behaviour would allow a better correlation between 2D and 3D
25
Wang, Biao. "Les impacts de la morphologie urbaine sur le vent : performance d'énergie éolienne à l'échelle de quartier." Thesis, Toulouse, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAT0004/document.
Full textAbstract:
Ce travail vise à modéliser la propagation du vent par des techniques de simulation de CFD dans des tissus urbains contrastés à l’échelle du quartier (450m × 450m) afin d'évaluer les impacts de la morphologie urbaine sur le potentiel énergétique éolien. Face aux problèmes environnementaux locaux et globaux, le développement des énergies renouvelables devient de plus en plus urgent à l’échelle mondiale. Notre objectif est d’adapter la morphologie urbaine au développement du captage de l’énergie éolienne. Pour ce faire, deux questions fondamentales sont posées : quels sont les impacts de la morphologie urbaine sur l'écoulement du vent dans la ville ? Comment évaluer le potentiel énergétique éolien de la ville ? Nous partons d’une synthèse bibliographie sur les trois domaines : l'énergie éolienne urbaine, la morphologie urbaine et la simulation aéraulique. Les avantages et les inconvénients des éoliennes urbaines sont discutés. Des indicateurs de morphologie urbaine sont ainsi proposés. Les méthodes de simulation CFD (Mécanique des fluides numérique) sur l'écoulement du vent autour de bâtiments sont présentées. Des nouvelles technologies et des méthodes d'intégration architecturale de petites éoliennes sont ainsi présentées. Pour valider notre modèle, nous faisons une étude approfondie des paramètres du code ANSYS FLUENT avec la référence des données d’un benchmark issu d'expérimentations en soufflerie. Plusieurs méthodes de vérification avant et après les simulations sont proposées. Après validation de notre modèle, des simulations de formes simples sont faites. Avec un bâtiment, deux bâtiments et trois bâtiments, les impacts de différents paramètres simples de configuration sont analysés. En raison de leur efficacité et de leur faisabilité, l'évaluation énergétique est principalement faite au-dessus des toits de bâtiments. Les effets de la concentration du vent au-dessus des toits sont ainsi évalués. Nous simulons ensuite des modèles morphologiques plus complexes, par l’évaluation du potentiel éolien dans six quartiers de formes urbaines typiques dans le monde et favorables pour exploiter l'énergie éolienne. Treize indicateurs morphologiques ayant potentiellement une influence sur l'écoulement du vent sont proposés. Des analyses de cohérence entre les indicateurs morphologiques et les indicateurs d'évaluation de l'énergie éolienne au-dessus des toits sont faites. Ensuite, des variantes de formes urbaines typiques sont étudiées. L’influence de certaines modifications de ces prototypes sur le potentiel éolien est étudiée et les prototypes les plus favorables pour l'exploitation de l'énergie éolienne sont proposés. L'énergie éolienne dans un quartier existant à Pekin est ensuite évaluée. Des conditions locales (formes physiques, climat, aspects socio-économiques) sont considérées pour évaluer la faisabilité du développement de l’énergie éolienne. L'emplacement et le choix des techniques d’éoliennes urbaines adaptées sont discutés. Enfin, une méthode mathématique basée sur des paramètres morphologiques simples est présentée pour évaluer le potentiel éolien au-dessus des toits. L'indicateur de l'impact d'obstacle des bâtiments est défini. La cohérence entre les résultats de la méthode mathématique et ceux de la simulation CFD est enfin analysée<br>This work concentrates on wind flow simulation by CFD techniques in different urban fabrics at the neighborhood scale (450m × 450m), in order to assess the impacts of urban morphology on wind energy potential. Facing local and global environmental problems, the development of renewable energy is becoming increasingly urgent and important. Our goal is to adapt the urban morphology in the development of urban wind energy. To do so, two fundamental questions are aroused: What are the impacts of urban morphology on the wind flow in the city? How to evaluate the urban wind power? We start with a summary of bibliography on three areas: urban wind energy, urban morphology and CFD (Computational fluid dynamics) simulation. The advantages and disadvantages of different urban wind turbines are discussed. Some new technologies and methods of architectural integration of small wind turbine are presented. Indicators of urban morphology are proposed. The methods of CFD simulation of wind flow around buildings are presented. To validate our model of air flow simulation, we start with a study of the numerical simulation parameters with the reference of a benchmark of wind tunnel experiments. Several methods of verification before and after the CFD simulation are presented. After validation of our model, we begin to simulate some simple forms. With one, two and three buildings, the impacts of different simple configurations parameters are analyzed. Considering the effectiveness and feasibility, wind energy assessment is mainly taken over the roofs of buildings. The combined effects of altitude and wind concentration above the roof, are evaluated. We then simulate more complex morphological models, by assessing the wind potential in six neighborhoods that are urban forms both worldwide typical and favorable for wind energy development. Morphological indicators that potentially affect the wind flow are proposed. Analysis of coherence are made between these indicators and the values of the coefficient of increase of wind speed and of the wind power indicator above the roof. Then, some prototypes of basic urban forms from real neighborhoods are studied. The influence of some modifications of these prototypes on the wind energy potential is analyzed, and the most favorable conditions for the exploitation of wind power prototypes are recommended. Then, wind energy in a real neighborhood in Beijing is evaluated. Local conditions (physical forms, climate, social-economic aspects) are considered to assess the feasibility of developing wind energy. The location and the choice of techniques suitable urban wind turbines are discussed. Finally, a mathematical method based on some simple morphological parameters is presented, in order to assess wind potential above the rooftops. The obstacle impact indicator of the buildings is defined. The coherence between the results of the simplified mathematical method and those of CFD simulation are analyzed
26
Coudurier, Christophe. "Conception, modélisation et contrôle d'un tube anti-roulis multidirectionnel pour une barge offshore portant une éolienne." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017PSLEM054/document.
Full textAbstract:
Suite à la mise en place de politiques publiques favorisant les énergies renouvelables, la construction de fermes éoliennes offshore est en plein essor aux quatre coins du monde. Or, la technique de l'éolienne offshore posée, la seule utilisée actuellement, n'est pas viable économiquement dans des eaux trop profondes. Ceci représente un sérieux frein au développement de l'énergie éolienne. Pour cette raison, la communauté scientifique s'intéresse depuis plusieurs années aux éoliennes sur plates-formes flottantes. En eau profonde, cette technologie est intéressante. Mais le fait que l'éolienne ne soit pas encastrée au fond de la mer augmente très significativement les sollicitations mécaniques induites par les vagues.Pour réduire ces sollicitations qui ont de nombreux effets néfastes, différentes approches sont possibles. Essayer de compenser les oscillations « avant-arrière » du mât de l'éolienne en pilotant la force de poussée exercée au niveau du rotor a déjà été écarté dans la littérature. Nous nous sommes concentrés sur l'ajout d'un dispositif de stabilisation interne à la plate-forme, de type Tuned Liquid Column Damper (un tube en U contenant un liquide, TLCD, encore appelé tube anti-roulis), utilisé dans d'autres contextes. Le dispositif que nous proposons est un dispositif actif où les paramètres du TLCD sont ajustés en temps réel, au cours du mouvement induit par les vagues. La mise à jour des paramètres suit une stratégie reposant sur une analyse des interactions entre le TLCD et la plate-forme (appelée ici barge) sur laquelle est installée l'éolienne. Nous avons modélisé le mouvement de la barge seul et son couplage avec le TLCD dans le plan grâce à une approche Lagrangienne. Nous avons étudié les effets des interactions du TLCD avec la barge dans le cas où le coefficient de perte de charge dans le tube était constant. Les limites de cette approche ont été détaillées grâce aux résultats classiques de la littérature sur les oscillateurs mécaniques couplés. Nous nous sommes ensuite concentrés sur une approche active consistant à modifier les caractéristiques du système en temps réel. Nous avons proposé des stratégies de type Linear Quadratic Regulator et de type Model Predictive Control agissant sur le coefficient de perte de charge. Dans un deuxième temps, les simulations nous ont ensuite permis d'écarter la commande MPC dont le rapport performance / complexité n'est pas favorable par rapport à la commande LQR dans ce cas précis.Une étude plus générale du système, en trois dimensions, nous a permis de vérifier que le TLCD classique dans sa version passive ou dans la version active que nous proposions n'est pas du tout robuste à l'incidence de la houle. Nous avons donc imaginé et modélisé des dispositifs inspirés du TLCD mais permettant d'amortir les oscillations de la houle de manière efficace, indépendamment de l'incidence de la houle. Nous avons nommé ces dispositifs TLMCD, pour Tuned Liquid Multiple Columns Damper.Les dispositif que nous proposons sont des systèmes TLMCD actifs. Ils sont conçus d'après les modélisations 3D que nous avons développées et une étude des coûts. Pour ces dispositifs, nous avons aussi détaillé les spécificités de la synthèse des stratégies LQR pour amortir les oscillations de la barge indépendamment de l'incidence de la houle.La performance de ces solutions d'amortissement a finalement été évaluée par simulation pour un large éventail de conditions de houle, couvrant les spécifications d'un “ cahier des charges ” que nous présentons. On observe une réduction des oscillations en roulis de la barge qui peut atteindre un facteur 4 par rapport à l'éolienne flottante sans TLCD. Ces résultats nous montrent que le dispositif TLMCD que nous proposons est un dispositif intéressant pour amortir de manière significative, robuste et économiquement abordable notre système<br>Thanks to the recent policies of subsidizing renewables energies, constructions of offshore wind farms are booming all over the world. Yet, fixed-bottom wind turbine technology, the only one currently deployed, are too costly for deep waters. This hinders the development of wind power. This is why the scientific community has an interest in floating wind turbines (FWT). The cost of these wind turbines does not depend much on water depth. But since the wind turbine is not fixed into the seabed, the mechanical stress caused by the waves significatively raises.To reduce these detrimental loads, different approaches can be used. The litterature already discarded the control of the wind thrust applied on the rotor to compensate the "fore-aft" oscillations of the tower. We focused on stabilizing floating wind turbine by means of an attached damping system placed inside the float, it is a Tuned Liquid Column Damper (a U-tube containing a liquid, TLCD, also known as anti-roll tank), used in other areas. The damper we propose is an active system where TLCD parameters are continuously modified. Parameters are updated according to a strategy defined thanks to an analysis of the interactions between TLCD and the float (referred to as barge) supporting the wind turbine. We modelled the coupled dynamics of the barge and the TLCD in the vertical plan using a Lagrangian approach. We studied the motions of the damped system for a constant head-loss coefficient in the TLCD. The limits of this approach were detailed thanks to the classic results in double oscillators literature. Then, we focused on an active approach involving a time varying of the head-loss coefficient. We proposed Linear Quadratic Regulator and Model Predictive Control strategies to determine the head-loss coefficient. At a later stage, simulations enabled us to discard the MPC strategy as its complexity/performance ratio is rather bad compared to the LQR strategy in this particular case.A more general study of the system, in three dimensions, showed us that the TLCD is not robust against wave incidence. Therefore, we imagined and modeled new dampers inspired by the TLCD, which can damp the float effectively, regardless of the wave incidence. We named those dampers Tuned Liquid Multiple Column Damper (TLMCD).The dampers we propose are active TLMCD. Their designs are based on their dynamic properties and a cost study. We also detailed the specificities of LQR design to ensure the best possible robustness against wave incidence.The performance of the proposed TLMCD dampers was assessed through numerical simulations for a wide range of sea conditions. We observe that barge roll can be reduced by a factor of four compared to the undamped FWT. These results show us that the TLMCD we propose is interesting to damp significantly, robustly and economically our FWT
27
Ghennam, Tarak. "Supervision d'une ferme éolienne pour son intégration dans la gestion d'un réseau électrique, Apports des convertisseurs multi niveaux au réglage des éoliennes à base de machine asynchrone à double alimentation." Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00708171.
Full textAbstract:
La première thématique développée dans ce mémoire vise à développer de nouveaux algorithmes pour la commande des éoliennes reposant sur une machine asynchrone à double alimentation et des convertisseurs multi niveaux. Deux stratégies de contrôle direct du courant, basées sur l'Hystérésis à Zones Carrées et l'Hystérésis à Zones Circulaires (HZCi) ont été proposées. Celles-ci consistent à appliquer des vecteurs de tension appropriés pour contrôler les puissances actives et réactive générées et permettent également d'équilibrer les tensions du bus continu interne des convertisseurs. Des résultats de simulation et d'expérimentation montrent que la stratégie basée sur l'HZCi est meilleure en termes de forme d'onde et de contenu harmonique des tensions de sortie.La seconde concerne la supervision et la gestion des puissances active et réactive dans une ferme éolienne au vu de son intégration dans un réseau électrique. Cette supervision centralisée est assurée par un algorithme qui distribue les consignes de puissance aux éoliennes de la ferme de manière proportionnelle. Ces références sont fonction de la capacité maximale de production de l'éolienne. Pour cela, une analyse des transits de puissance dans le système éolien à base de la machine asynchrone à double alimentation a été effectuée. Elle a permis de déterminer la caractéristique (P, Q) du générateur et de calculer ses limites de compensation en termes de puissance réactive. Une gestion locale des puissances de chaque éolienne a été développée permettant ainsi une répartition des puissances entre le stator de la machine et le convertisseur coté réseau en considérant plusieurs modes de fonctionnement du système éolien.
28
Valette, François. "Simulation et optimisation de systemes micro-energetiques." Toulouse, INSA, 1986. http://www.theses.fr/1986ISAT0015.
Full textAbstract:
Le modele sosie 1 concerne des systemes energetiques dans lesquels plusieure ressources conventionnelles et/ou renouvelables sont confrontes a des demandes multiples (en electricite, force, chaleur, combustibles). Optimisation de la structure de la combinaison de capteurs, convertisseurs et stockeurs d'energie pouvant adapter les ressources d'un bien donne a des besoins donnes, selon une logique invariable de gestion de l'energie. Presentation de la procedure d'optimisation, des applications a des cas fictifs dans l'habitat, et a deux cas reels (exploitation agricole et une zone de laboratoires). Prospective sur l'exploitation des equipements solaires thermiques en france
29
Peng, Ling. "Reconfiguration du dispositif de commande d'une éolienne en cas de creux de tension." Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00584153.
Full textAbstract:
Avec le développement de l'éolien, les prescriptions techniques de raccordement de cette technologie obligeront le maintient de sa connexion lors d'incidents sur la tension du réseau électrique. L'enjeu pour le gestionnaire du réseau est de pouvoir utiliser tous les générateurs pour garantir la stabilité du système électrique.A partir d'un modèle dynamique d'une éolienne à base de Machine Asynchrone à Double Alimentation (MADA), une commande vectorielle améliorée a été proposée en prenant en compte la dynamique du flux statorique engendrée par la chute de tension. Les performances supérieures en terme de maintient de la production ont été établies par comparaison avec la méthode de commande classique. Son domaine d'utilisation a été également déterminé.Pendant les creux de tension importants, une protection matérielle (crowbar) est implémentée avec un contrôle de la démagnétisation de la MADA. En outre, de la puissance réactive peut être produite à la fois par la MADA et par le convertisseur connecté au réseau électrique au cours de la défaillance du réseau.Un contrôle vectoriel à hystérésis des courants pour les deux convertisseurs électroniques multiniveaux est proposé et évalué pour améliorer la réponse dynamique de ces convertisseurs et pour réduire les effets des variations des paramètres sur les performances de la commande. Selon la durée du défaut, des objectifs différents de contrôle doivent être réalisés en priorité pour empêcher des surintensités rotoriques et pour fournir de la puissance réactive. Une reconfiguration complète du dispositif de commande de cette éolienne est détaillée pour renforcer le maintient de la production éolienne lors de défaillances
30
Bolnot, Hadrien. "Instabilités des tourbillons hélicoïdaux : application au sillage des rotors." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4825/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur les propriétés de stabilité des tourbillons hélicoïdaux, structures que l'on retrouve notamment dans le sillage des rotors d'hélicoptères et d'éoliennes.Dans une première partie, le développement spatio-temporel de l'instabilité d'appariement est caractérisé à l'aide d'un code numérique pseudo-spectral pour une allée infinie d'anneaux tourbillonnaires. On montre que ce modèle axisymétrique d'écoulement est en effet une bonne approximation du système hélicoïdal dans la limite des grands rayons et petits pas d’hélice. Dans ces conditions, et en utilisant un adimensionnement judicieux, on obtient également que le résultat théorique pour le taux de croissance spatio-temporel obtenu pour une double allée de tourbillons ponctuels s’avère être une bonne prédiction pour le cas hélicoïdal.Dans une seconde partie, on décrit comment un ou plusieurs tourbillons hélicoïdaux ont pu être générés de façon très peu perturbée à l’aide de modèles réduits de rotors dans le canal hydrodynamique du laboratoire. Grâce à l’introduction de perturbations d’amplitudes et de fréquences soigneusement contrôlées, le taux de croissance de l’instabilité d’appariement a pu être mesuré et comparé aux résultats théoriques. L’évolution non linéaire de ces perturbations ainsi que d’autres modes instables, à plus petites longueurs d’onde, ont également pu être observés expérimentalement pour la première fois.Enfin, ces résultats ont été appliqués au cas des rotors d’hélicoptères pour la prédiction du régime de Vortex Ring State (VRS) et à la transition vers la turbulence du sillage des éoliennes<br>This thesis is devoted to the stability properties of helical vortices, which are of interest for applications such as helicopter and wind turbine wakes.In a first part, the spatio-temporal development of the pairing instability is characterised for an infinite array of vortex rings, using a pseudo-spectral numerical code. We show that this axisymmetric flow model is indeed a good approximation of the helical system in the limit of large helix radius and small pitch. Under these assumptions, and by using appropriate dimensionless variables, we also show that the theoretical result concerning the spatio-temporal growth rate for a double row of point vortices represents a good prediction for the helical case.In a second part, we describe how one or several helical vortices were generated in a carefully controlled way using small-scale rotor models in the water channel of the laboratory. Introducing perturbations with well-defined amplitudes and frequencies, the growth rate of the pairing instability could be measured experimentally and compared to theoretical predictions. The non-linear evolution of these perturbations, as well as other unstable modes of smaller wavelengths, were also observed experimentally for the first time.Finally, these results were applied to helicopter wakes for the prediction of the Vortex Ring State (VRS) regime and to the transition to turbulence in wind turbine wakes
31
André, Hugo. "Surveillance angulaire d’une ligne d’arbre d’éolienne sous conditions non stationnaires." Thesis, Lyon, INSA, 2011. http://www.theses.fr/2011ISAL0124.
Full textAbstract:
Dans le cadre de la maintenance conditionnelle, l'analyse vibratoire temporelle repose sur 50 ans d'expérience et jouit, de fait, d'une représentativité importante dans le secteur éolien. Cette analyse, appliquée sous des conditions de fonctionnement non stationnaires, fait néanmoins preuve d'un manque de précision dans la détection de défauts mécaniques. Afin de synchroniser l'échantillonnage avec les défauts des éléments tournants de la ligne d'arbre, il est alors nécessaire de s'appuyer sur une discrétisation angulaire du vecteur d'information. L'objet de cette étude est le développement d'un outil de surveillance disposant de cette qualité et s'appuyant sur les variations que présente la vitesse instantanée de la machine tournante pour évaluer l'état des éléments tournants. La vitesse angulaire instantanée, associée à l'analyse spectrale, est assujettie à des perturbations dont les origines sont identifiées et les influences quantifiées. Ainsi, il est envisageable de dimensionner un système de mesure en fonction des caractéristiques de la chaîne cinématique sous surveillance. Ce document propose également plusieurs outils de traitement originaux qui permettent, sous des conditions de fonctionnement non stationnaires, d'améliorer suffisamment l'observation pour que l'utilisation d'un seul capteur soit envisageable pour assurer la surveillance de la ligne d'arbre dans sa totalité. Ces outils mettent en exergue la dualité temporelle angulaire de la surveillance de machines tournantes et tirent parti des conditions de fonctionnement non stationnaires par la connaissance de la vitesse instantanée. Les procédés d'acquisition combinés aux outils de traitement sont mis à l'épreuve sur plusieurs banc d'essais. Sensible au degrés de désalignement, au type de défaut d'engrènement et à la gravité d'un écaillage, la vitesse angulaire instantanée est dorénavant une alternative confirmée à la surveillance vibratoire, même angulaire. Une vaste campagne de mesures a été lancée en parallèle et en continu sur une éolienne dans l'objectif ambitieux de mettre en place un procédé de pronostic. Les diverses conditions de fonctionnement sont prises en compte par une approche statistique permettant d'utiliser avantageusement leurs influences sur les mesures qui en sont issues. Ces travaux constituent une première étape dans la réalisation d'un modèle de surveillance multi-niveau adapté aux machines à fonctionnement variable dont les éoliennes sont un parfait exemple de complexité<br>The overall background for the thesis is the need to develop new methods for monitoring machines subject to nonstationary operating conditions of speed and load, as typified by wind turbines. This has become particularly important because of the increasing prevalence of wind turbines for the sustainable supply of electrical power. Because of the cost of installing and maintaining wind turbines, often situated in remote areas and increasingly used off-shore, it has become imperative to use the most up-to-date monitoring methods to avoid unforeseen failure. For the same reason there has been a tendency to increase the size of individual units, but this gives problems for the transmissions used to convert the low speed input at a fraction of a Hz to the speed of conventional generators in the range 16-30 Hz or so. The power delivered by a turbine is proportional to the square of its diameter, but the input torque is proportional to the cube, and a large part of the cost of the gearbox is related to the torque. Anecdotally, this appears to have resulted in a situation where many transmissions are failing in a shorter time than their design life, and this means not only that their design must be improved, but also that they must be monitored more closely than many other machines, to detect and diagnose incipient faults at the earliest possible stage. The thesis seeks to help to redress the situation by proposing a number of innovative methods to improve the detection and diagnosis of faults in machines with variable speed and load, and especially wind turbine transmissions, not only to make the monitoring more efficient, but also more economical
32
Kachhia, Bhaveshkumar Mahendrabhai. "Design and tribological issues in wind turbine bearings." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0076.
Full textAbstract:
Grandes bague de roulement utilisés dans éolienne sont l'un des éléments de transmission de charge importantes de ces machines tournantes. Ces roulements fonctionnent grâce à des cycles de charge et de la fréquence et de l'expérience des défis complexes tribologiques sévères. Le coût de remplacement de ces paliers est très élevé et conduit aussi à quantité importante de temps d'arrêt. Il est donc important de comprendre certains des principaux problèmes de conception et tribologiques de ces roulements. Quatre points type de roulement de l'anneau de contact de rotation a été considéré comme une base de référence pour cette étude pour démontrer les questions de contact de troncature et d'échec de la cage pour les roulements de hauteur. Un palier de contact à deux points de remplacement est proposé d'éliminer le contact troncature et de réduire la force de la cage accumulation. Les méthodes de conception et d'analyse démontré dans cette étude peuvent être facilement étendus à lacet paliers ainsi que d'autres grands roulements utilisés dans l'industrie<br>Large slewing ring bearings used in wind turbine are one of the important load transmitting elements of these rotating machines. These bearings operate through complex load and frequency cycles and experience severe tribological challenges. The cost of replacement of these bearings is very high and also leads to significant amount of down-time. It is therefore important to understand some of the major design and tribological issues in these bearings. Four-point contact slewing ring bearing type has been considered as a baseline for this study to demonstrate contact truncation and cage failure issues for pitch bearings. An alternate two-point contact bearing is proposed to eliminate contact truncation and reduce the cage force build-up. The design and analysis methods demonstrated in this study can be easily extended to yaw bearings as well as other large bearings used in the industry
33
Gorle, Jagan Mohan Rao. "Development of Circulation Controlled Blade Pitching Laws for Low-Velocity Darrieus Turbine." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2015. http://www.theses.fr/2015ESMA0021/document.
Full textAbstract:
L'étude développée dans cette thèse concerne le contrôle des performances et des lâchers tourbillonnaires au cours du cycle de rotation d'une hydrolienne à axe vertical de type Darrieus. L'élaboration d'une famille de lois de commande d'incidence de pales exploitant le principe de conservation de la circulation autour de profils en mouvement permet ici le contrôle du fonctionnement de l'hydrolienne ainsi que la maîtrise de son sillage tourbillonnaire afin de préserver l'environnement.L'écoulement 2D est simulé à l'aide du solveur incompressible de Star CCM+ afin de mettre en évidence l'effet de ce type de contrôle sur le rendement de la turbine pour différents points de fonctionnement. Ce modèle CFD a été utilisé pour améliorer l'analyse analytique en ce qui concerne l'extraction de l'énergie, la compréhension de l'écoulement autour de l'hydrolienne et le contrôle des tourbillons générés. La nouveauté de cette étude est l'élaboration de lois de commande de pales d'hydrolienne, basées sur des valeurs constantes et transitoires de la circulation, afin d'augmenter la puissance de la turbine tout en garantissant un contrôle efficace de la vorticité et ainsi prévenir de l'interaction entre les tourbillons et les pales. Une bonne comparaison est réalisée entre les résultats analytiques et numériques concernant les forces hydrodynamiques.En outre, une campagne d'essais a été menée afin d'acquérir des mesures quantitatives sur une hydrolienne de type Darrieus à pales fixes en terme de puissance, mais aussi des résultats qualitatifs pertinents comme la visualisation de l'écoulement autour des pales à différentes positions et pour différents points de fonctionnement. La mise en place complète d'un système PTV pour les mesures qualitatives et les étapes de traitement sont discutées et les divers paramètres obtenus à partir des études CFD sont validées en utilisant ces résultats PIV.L'étude expérimentale dans la présente recherche appo11e des informations détaillées sur les gradients de pression et de vitesse, les contours de vorticité et le critère Q qui ont servi à valider les visualisations obtenues numériquement<br>With key applications in marine renewable energy. the vertical axis water turbine can use current or tidal energy in an eco-friendly manner. However, it is difficult to reconcile optimal performance of hydrokinetic turbines and compliance wilh the aquatic environment as the main drawback of the turbines is the formation of non-linear flow structures caused by the unsteady movement of the blades. Eddies in the flow are advected and can interact with other blades, which leads to a reduction in power output. To limit this phenomenon, the turbines operate at high speeds, which are likely to reduce the shaft power. High speeds of rotational so forbid the passage of aquatic animais, and are the cause of a suction effect on the sediments.The objective of this thesis work is twofold. First, it aims to develop a blade pitch control to get the flow adjusted around the blade profile at any given flow configuration by incorporatin.g the profile's motion with respect to incident flow. Such a system intends to achieve the objective of operating at reduced speeds without vortical releases, which should allow achieving a high torque without causing damage to the environment.This thesis work is mainly carried out in three phases. ln the first phase, the irrotational flow over an arbitrary profile is formulated using conforma] mapping. Prospective potential flow application on the basis of Couchet theory (1976) is involved in the development of a control law that decides the blade pitching in a constant circulation framework. In the second phase, a numerical validation of the developed analytical work is presented using CFD to examine how the theoretical fomulation can be effectively applied to Darricus turbines. In the final phase, two prototypes are developed, one is classical Darrieus turbine with fixed blades, and other is the turbine with pitching blades for experimental measurements of performance as well as flow fields(by PIV) in order to validate the computational results
34
Ashglaf, Mohmed Omran. "Development of Hybridization concept for horizontal axis wind / tidal systems using functional similarities and advanced real-time emulation methods." Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMLH07/document.
Full textAbstract:
La capacité des systèmes conventionnels de production d'énergie éolienne et marémotrice à fournir au réseau une énergie fiable et stable à tout moment est un nouveau défi en raison des fluctuations météorologiques, qui ont un impact significatif et direct sur la production d'énergie. C'est pourquoi l'hybridation des systèmes de production d'énergie éolienne et hydrolienne ont été étudiées pour améliorer l'intégration des énergies éolienne et marémotrice sur le réseau électrique.Cette étude nous a amené à développer des contributions liées à deux axes principaux :Le premier axe est focalisé sur un nouveau concept d'hybridation de deux sources énergétiques différentes en termes de propriétés physiques, l’éolien et l’hydrolienne à axe horizontal, basé sur un couplage électromécanique de ces deux systèmes. Les deux ressources sont l’énergie éolienne et l’énergie des courants marins. Le concept est développé en utilisant les similitudes fonctionnelles des turbines et les similarités en conversion d’énergie de leurs chaînes énergétiques. Pour appliquer ce concept en premier lieu, les paramètres de la génératrice asynchrone à double alimentation installée dans l’émulateur du GREAH sont identifiés. Ensuite, la chaîne de conversion de puissance est modélisée mathématiquement et simulée dans un environnement MATLAB / SIMULINK. Nous avons développé deux stratégies de commande.Une stratégie à vitesse fixe appelé "Contrôle direct de la vitesse", et une stratégie à vitesse variable basée sur la recherche de puissance maximale, dénommée "Contrôle indirecte de vitesse". Enfin, ce concept a été implémenté pratiquement sur l’émulateur en temps réel du laboratoire. Les résultats obtenus ont été analysés et discutés suite à ces travaux.Le deuxième axe est consacré à un concept que l’on appelle «temps accélérée» de simulation ou « temps virtuel ». Par la suite, ce concept a été mis en œuvre sur l’émulateur multi physique disponible au laboratoire GREAH. Ce concept (temps accélérée) est basé sur la réduction des échantillons de profil de vent afin de diminuer le temps de simulation et faciliter la commande en temps réel.Les résultats principaux sont obtenus d’abord dans MATLAB / SIMULINK, puis ont été vérifiés sur l’émulateur en temps réel. L’objectif principal de cette thèse est d’étudier le concept d’hybridation éolienne offshore / éolienne basée sur la flexibilité d’un émulateur multifonctions permettant diverses architectures d’émulation : éoliennes, éoliennes, et systèmes hybrides éoliennes - éoliennes. Nous analysons son impact sur la puissance de sortie du système. Les résultats obtenus sont corrélés aux profils de vitesse du vent et des marées, dans lesquels les propriétés statistiques ayant un impact sur les chaînes énergétiques mondiales pourraient être complémentaires et en particulier en fonction des sites donnés.Contributions principales et perspectives- Développement du concept de couplage électromécanique. Lorsque deux sources d’énergie renouvelables sont « intégrées », on stabilise la fluctuation rapide de la puissance générée, mais sous certaines conditions telles que la présence d’unités de stockage ou d’un système d’embrayage automatique.- Le concept temps accéléréeCette méthode est utilisée pour réduire la taille des données enregistrées du vent ou des courant marins, afin d’accélérer le temps de simulation des unités de production d'énergie avec des résultats raisonnables qui se rapprochent pertinemment des situations réelles.- Etudier et développer le concept de régime d’arbre électrique :Si le couplage électromécanique est difficile à réaliser du point de vue mécanique et que les découplages à arbre unique sont trop fréquents et que les contraintes mécaniques sont élevées, on peut étudier le régime de l'arbre électrique avec deux machines à induction DFIG. Le système peut fonctionner en mode synchrone avec des structures et configurations spécifiques<br>The ability of conventional wind and tidal generation systems to provide the grid with reliable and stable power at all times is a new challenge due to weather fluctuations, which have a significant and direct impact on energy production. This is why the hybridization of wind and tidal power generation systems has been studied to improve the integration of wind and tidal power into the electricity grid.This study led us to develop contributions related to two main axes:The first axis is focused on a new concept of hybridization of two different energy sources in terms of physical properties, wind and horizontal axis turbines, based on an electromechanical coupling of these two systems. The two resources are wind energy and marine energy. The concept is developed using the functional similarities of turbines and similarities in energy conversion of their energy chains. To apply this concept first, the parameters of the double fed asynchronous generator installed in the GREAH emulator are identified. Then, the power conversion chain is modeled mathematically and simulated in a MATLAB / SIMULINK environment. We have developed two control strategies.A fixed speed strategy called "Direct Speed Control", and a variable speed strategy based on the search for maximum power, called "Indirect Speed Control". Finally, this concept has been implemented practically on the real-time emulator of the laboratory. The results obtained were analyzed and discussed following this work.The second axis is devoted to a concept called "accelerated time" simulation or "virtual time". Subsequently, this concept was implemented on the multi-physics emulator available at the GREAH laboratory. This concept (accelerated time) is based on reducing wind profile samples in order to decrease simulation time and facilitate real-time control.The main results are obtained first in MATLAB / SIMULINK, then verified on the emulator in real time.The main objective of this thesis is to study the concept of offshore wind / tidal turbine hybridization based on the flexibility of a multi-function emulator that allows various emulation architectures: wind turbines, tidal turbines, and hybrid wind - tidal turbines systems. We analyze its impact on the output power of the system; the obtained results are correlated with wind and tidal speed profiles, in which statistical properties impacting global power chains could be complementary and in particular in function of the given sites. Main contributions and perspectives- Development of the concept of electromechanical coupling.When two renewable energy sources are "integrated", the rapid fluctuation of the power generated is stabilized, but under certain conditions such as the presence of storage units or an automatic clutch system.- The accelerated time conceptThis method is used to reduce the size of the recorded wind or sea current data, to speed up the simulation time of the power generation units with reasonable results that are close to actual situations.- Study and develop the concept of electric shaft regime: If the electromechanical coupling is difficult to achieve from the mechanical point of view and the single shaft decouples are too frequent so high mechanical stress, one can study the electric shaft regime with two DFIG induction machines.There is a regime in which the ratios between the speeds of the different machines are rigorously constant. The system can operate in synchronous mode with specific structures and configurations
35
Pham, Hong-Duc. "Modélisation et Suivi en Service des Lignes d’Ancrages des Éoliennes Flottantes." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2019. http://www.theses.fr/2019ECDN0030.
Full textAbstract:
On propose dans ce travail une méthodologie pour le suivi en service des lignes d'ancrage des éoliennes flottantes. Tout d’abord, une expression empirique de la raideur dynamique d'un câble en nylon est obtenue à partir des données d'essais dans la littérature. Une procédure pratique de modélisation est proposée en tenant compte de la raideur axiale dynamique non-linéaire des câbles en nylon. La deuxième partie est consacrée à la prédiction de la durée de vie des lignes d’ancrages. Des méthodes avancées pour l’analyse de fatigue dans le domaine fréquentiel et la simulation des réponses non-linéaires sont donc également étudiées afin de réaliser une estimation rapide de la fatigue et de la résistance dans un cadre fiabiliste. La présente méthodologie vise à faciliter la prise de décisions concernant la maintenance ou le remplacement des lignes en fonction du niveau de fiabilité estimé à différents instants<br>In this work a methodology for service life monitoring of mooring lines of floating wind turbines is proposed. First, an empirical expression of dynamic stiffness of a nylon rope is obtained from the testing data in the literature. A practical modeling procedure is proposed which allows accounting for the non-linear dynamic axial stiffness of nylon mooring ropes. The second part is devoted to the prediction of fatigue life of mooring lines. Cutting-edge methods for fatigue analysis in frequency domain and for simulation of nonlinear mooring response are investigated in order to perform a quick fatigue estimate and strength check in a reliability framework. The present methodology aims to support making decisions regarding maintenance or replacement of lines based on the level of reliability estimated during the expected service life
36
Crespy, Clément. "Eoliennes et paysages : recherche sur les critères jurisprudentiels de l'insertion paysagère des éoliennes." Thesis, Montpellier 1, 2013. http://www.theses.fr/2013MON10023.
Full textAbstract:
Appréhender la question de l'insertion paysagère des éoliennes suppose la détermination préalable des objets juridiques étudiés. Sous les hospices de la notion de « patrimoine commun de la nation », éoliennes et paysages apparaissent ainsi comme des sœurs ennemies. Cette conflictualité est consommée lorsque l'article L. 110-1 du Code de l'environnement dispose que la protection des paysages est d'intérêt général autant que l'est la mise en valeur des ressources naturelles. L'antagonisme postulé des deux notions doit cependant être nuancé en ce que le juge administratif tient le rôle d'arbitre dans les conflits nés de ce que les préoccupations paysagères viennent limiter l'implantation des constructions éoliennes. Alors que ce rapport de force s'apprête à gagner le contentieux spécial des installations classées, le contentieux des permis de construire éolien a été le terrain fertile et propice de l'émergence d'une démarche objective orientant l'appréciation qualitative et donc a priori subjective de l'atteinte aux paysages. Le contentieux des permis de construire éolien a également rendu possible le dépassement du contrôle de l'atteinte aux paysages que la doctrine présente classiquement comme un contrôle dissymétrique, par la formalisation d'un contrôle du bilan paysager des constructions éoliennes pouvant symboliser l'armistice de cet affrontement infécond<br>In order to understand the legal bond between wind turbines and landscapes, preliminary elements must be understood. Regarding the legal concept of a « common national heritage », wind turbines and landscapes appear to be two enemy sisters. The conflict emerges when the Environmental Code presents both landscape protection and natural resource development within general interest. The two antagonising notions have to be refined, as the administrative judge appears to be an adjudicator between landscape protection and wind turbine implementation. Whilst the wind turbine landscape sensitivity question is about to integrate the litigation for Classified Installations for the Protection of the Environment, building permits litigation provides the basis for defining an objective method for the subjective definition of damage to the landscape. Using a litigation concerning building permits, a new method of landscape damage assessment has been drafted. Thus, a fine line balancing landscaping can be considered as the end of the war but not necessarily a victory in this meaningless standoff
37
Ployard, Maxime. "Efficacité énergétique des machines de production d'électricité." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2017. http://www.theses.fr/2017ECLI0010/document.
Full textAbstract:
Lors de la phase de dimensionnement d’un générateur électrique, des choix préliminaires imposent généralement la topologie. Cette thèse a pour objectif d’apporter une aide décisionnelle au choix des structures de générateurs de fortes puissances. L’intérêt des machines à haute efficacité énergétique est porté par des objectifs environnementaux forts. En conséquence, maîtriser et comprendre l’origine des pertes dans les machines de production d’électricité est un enjeu capital. Ainsi, une méthodologie de calculs de pertes fer est développée pour des générateurs de fortes puissances.Dans les secteurs de la production et conversion d’énergie, les Machines Synchrones à Double Excitation présentent un fort potentiel pour répondre aux défis de la transition énergétique. Dès lors, il est important de quantifier l’impact de ces nouvelles structures par rapport aux solutions existantes. Cette thèse propose une modélisation par méthodes analytiques et semi-analytiques dans l’objectif de concevoir un ensemble de structures de générateurs. La modélisation est également comparée à deux prototypes de fortes puissances, dont un pour une application éolienne à attaque directe.Ensuite, cette modélisation est employée dans un processus de conception par optimisation. Les structures Pareto optimales sont comparées suivant différents cahiers des charges. Ces optimisations permettent de mettre en avant des gains significatifs par rapport aux solutions existantes notamment sur des données statistiques de fonctionnement éolien<br>During the design phase of an electrical generator, the topology is generally imposed by preliminary criteria. This thesis aims at providing a decision support for the choice of high power generator structures. The interest for high efficiency machines is driven by strong environmental objectives. Consequently, understanding the origin of losses in power generation machines is a major issue. Thus, a methodology for iron loss calculation is developed for high power generators.In the energy production and conversion sectors, Hybrid Excitation Synchronous Machines have a great potential to respond to the challenges of energy transition. It is important to quantify the impact of these new structures compared with existing solutions. This thesis proposes analytical and lumped models to design a set of generator structures. The modeling approach is also compared with two high power generators, including one for a direct drive wind turbine. Then, this modeling is used in an optimization design process. The optimal Pareto structures are compared according to different specifications. These optimized designs show significant gains compared to the existing solutions, especially on wind profile from a Weibull probability density function
38
Saad, Youssef. "Gestion optimale des systèmes hybrides pour la production de l’énergie dans les sites isolés." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCA031.
Full textAbstract:
Les générateurs diesels sont la principale source d'énergie électrique qui alimente la plupart des régions éloignées et isolées dans le monde. Malheureusement, ces moteurs posent encore d'énormes défis techniques, financiers et environnementaux. Toutefois, la combinaison de ces générateurs avec des sources renouvelables comme l'énergie éolienne dans un système éolien-diesel hybride (WDS) pourrait réduire ces déficits en réduisant la consommation de combustibles fossiles et de la durée de fonctionnement des moteurs diesels et en réduisant le coût de l'exploitation et les émissions nocives. L’intermittence de l'énergie éolienne et sa dissipation pendant les périodes venteuses exigent un système de stockage d'énergie. Dans cette thèse, un nouveau système hybride éolien-diesel avec compression d'air adiabatique et stockage à pression constante (ACP-WDCAS) a été proposé. Ce système combine les technologies de stockage d'énergie hydropneumatiques et les systèmes de stockage de l'énergie sous forme d’air comprimé avec le système éolien-diesel. L'objectif de ce système est d'optimiser les performances des moteurs diesel et de réduire la consommation de carburant sans apporter de modifications majeures à l'architecture de ces moteurs dans les sites isolés. Une simulation numérique, une modélisation mathématique et une analyse des évolutions possibles du système seront de ce fait étudiés<br>Diesel generators are the main source of electrical energy that supply most of the remote isolated areas in the world. Unfortunately, these motors still pose enormous technical, financial and environmental challenges. Therefore, the combination of these generators with renewable sources like wind energy in a wind-diesel hybrid system (WDS) could reduce these deficits by reducing the fossil fuel consumption and the operating time of diesel engines and by shortening the operation cost and environmental harm. And because the intermittency of wind energy and its dissipation during windy periods require an energy storage system. In this thesis, a new wind-diesel hybrid system with adiabatic air compression and storage at constant pressure (ACP-WDCAS) was proposed. This concept combine compressed air and hydro pneumatic energy storage technologies with wind-diesel system. The objective of this system is to optimize the performance of diesel engines, and minimize fuel consumption without making major changes to the architecture of these engines in remote sites. A numerical simulation, a mathematical modeling and an analysis of the possible evolutions of the system are studied
39
Bel, Mabrouk Imen. "Etude des effets des charges aérodynamiques sur le comportement dynamique non linéaire des éoliennes à axe vertical." Thesis, Normandie, 2017. http://www.theses.fr/2017NORMIR17.
Full textAbstract:
Ce sujet de thèse s'intéresse à l'étude des effets des charges aérodynamiques sur le comportement dynamique non linéaire d'une éolienne à axe vertical de type Darrieus. Cette dernière présente, comparativement aux autres éoliennes, des profits très importants à exploiter, notamment dans les milieux urbains. Il s'agit d'une technologie fiable caractérisée surtout par son fonctionnement omnidirectionnel ainsi que son adaptation à tout type de vent. Généralement, ces éoliennes, ayant des phénomènes aérodynamiques complexes, sont affectées par des vibrations au niveau de leur système de transmission de puissance. En fait, ces vibrations commencent à se manifester à partir des pales du rotor jusqu'au génératrice. L'écoulement autour de ses pales présente également un fort caractère instationnaire. Cette caractéristique augmente d'avantage les vibrations aérodynamiques, qui sont automatiquement transmise au système d'engrenage d'éolienne. À ce niveau, nous avons développé un code de calcul numérique permettant de simuler la complexité des aspects aérodynamiques instationnaires tout en gardant un compromis entre la fiabilité des prédictions et la rapidité de calcul. Les simulations sont réalisées suivant une méthode de mécanique des fluides numérique (CFD) instationnaire bidimensionnel. Les résultats de simulation comparés avec ceux disponibles dans la littérature sont en bonne concordance, le rendement aérodynamique étant optimisé, qui présente un apport scientifique notable. Cette étude numérique a été l'objectif de l'analyse de l'impact des charges aérodynamiques vis-à-vis le comportement dynamique du système d'engrenage de l'éolienne en régime non-stationnaire. Dans ce contexte, une étude paramétrique a été développée afin d'établir le fonctionnement optimal de l'éolienne, caractérisé par un couple aérodynamique plus performant associé à des niveaux de vibrations dynamiques acceptables. En général, il est difficile d'identifier précisément la réponse dynamique des éoliennes à cause du caractère turbulent et stochastique des charges aérodynamiques. Par conséquent, il est indispensable de tenir en compte la variabilité des paramètres d'entrée pour assurer la robustesse du système étudié. Adoptons l'objectif de dimensionnement robuste. Une méthode d'évaluation basée sur des approches stochastiques, particulièrement la méthode du Chaos Polynomial, est utilisée pour simuler le comportement dynamique non-linéaire du système d'engrenage d'éolienne, en tenant compte des incertitudes. Ces dernières sont au niveau des charges aérodynamiques, inhérentes au calcul des niveaux vibratoires du système d'engrenage. Ce qui implique un apport scientifique important. Les résultats obtenus par l'approximation par Chaos Polynomial démontrent une forte dispersion des charges aérodynamiques aléatoires dans la réponse dynamique du système d'engrenage, contrairement aux études déterministes. Ce qui prouve l'insuffisance de telles études pour une analyse de robustesse. Les résultats mettent également en évidence la forte corrélation entre les phénomènes aérodynamiques complexes et les vibrations dynamiques. Le couplage établi constitue l'originalité de notre travail<br>This thesis focuses on the study of the aerodynamic loads effects on the nonlinear dynamic behavior of Darrieus--type vertical axis wind turbine. The latter has received more attention due to its efficiency in urban regions compared to other wind turbines. In fact, the wind flow speed in urban regions continuously changes direction and is extremely turbulent. The inherent characteristics of its omni-directionality make it more suitable to harnessing this kind of flow. It is known that Darrieus wind turbine is characterized by an inherently unsteady aerodynamic behavior and a complex flow around rotor blades. The non-stationary behavior of the mentioned turbine increases vibration. These aerodynamic vibrations are transmitted to the gearing mechanism. We have, firstly, developed a numerical simulation, allowing to simulate the complexity of the unsteady aerodynamic phenomena keeping a compromise between the reliability of prediction and the rapidity of calculation. This numerical simulation has been carried out using a two-dimensional unsteady Computational Fluid Dynamics (CFD) method. Simulation results compared to those available in the literature are in good agreement. The Darrieus turbine efficiency is also optimized; thus introducing a significant scientific contribution. The latter is the objective of analyzing the aerodynamic load impact in the dynamic behavior of the Darrieus turbine in non-stationary regime. In this context, a parametric study has been developed in order to find optimal functioning of the studied turbine, which is characterized by the most performing aerodynamic torque associated with acceptable levels of dynamic vibration. In general, it is difficult to predict the dynamic response of the wind turbine with a good level of accuracy due to the aerodynamic loads turbulence and uncertain characteristics. It becomes necessary to take into account the uncertainty in the input parameters to ensure the robustness of the Darrieus turbine geared system. In a robustness study objective, the Polynomial Chaos method is adopted to predict the nonlinear dynamic behavior of the gearing system taking into account uncertainties which are associated to the performance coefficient of the input aerodynamic torque. This leads to an important scientific research contribution. The results have shown a large dispersion of the random parameter in the dynamic response of the gearing system compared to the deterministic study. That proves the insufficiency of that study for a robustness analyses. They have also proved that the Polynomial Chaos method is an efficient probabilistic tool for uncertainty propagation. Finally, the new proposed robust mechanical analysis indicates a good capacity to investigate the dynamic behavior of the Darrieus turbine thanks to its superior predictive capabilities in coupling complex aerodynamic phenomena with a mechanical gearing system vibration. Where the originality of such correlation in our work
40
Bidaud, Pierre. "Analysis of the cyclic behavior of an adhesive in an assembly for offshore windmills applications." Thesis, Brest, 2014. http://www.theses.fr/2014BRES0119/document.
Full textAbstract:
L’une des principales exigences d’utilisation d’un adhésif est son aptitude à conserver sa capacité à supporter des efforts, appliqués de manière répétée, tout au long de sa vie en service. Toutefois, on dénombre peu d’études sur le comportement en fatigue des assemblages collés. De plus, ces études concernent majoritairement la propagation de fissures et non l'amorçage. Le comportement en fatigue d’assemblages collés est généralement caractérisé grâce à des essais simple-recouvrement auxquels sont associés des états de contrainte complexes présentant de fortes concentrations de contrainte. Le but de ce travail est de développer un outil prédictif du comportement cyclique d’un adhésif dans un assemblage soumis à un chargement de fatigue, en utilisant des essais basés sur l’utilisation d’un montage Arcan modifié. Ce type de montage utilise des éprouvettes générant un état de contrainte avec peu d’effets de bord et un maximum au centre du joint de colle. Une base expérimentale constituée d'essais monotones, cycliques et de fluage pour différents modes de chargement sont présentés. Les résultats expérimentaux concernant un adhésif bi-composant polyuréthane SikaForce®-7817 L60MR permettent de caractériser un comportement reproductible. Ces résultats soulignent une évolution non-linéaire des déformations et fortement dépendante du type de chargement. Ce comportement peut être décrit par l’utilisation d’un modèle visco-élastique-visco-plastique. Implanté dans un code de calcul par éléments finis, ce modèle a permis d’analyser l’influence des phénomènes visqueux. Afin de limiter les temps d'essais, une identification inverse des paramètres a été menée à partir d'une campagne d'essais Arcan en fluage/recouvrement. Les simulations par éléments finis ont permis de décrire le comportement cyclique de structures collées et en utilisant un critère de rupture pertinent, d'effectuer un calcul de durée de vie à l'amorçage d'une fissure. Ce travail a été appliqué à l’étude du comportement en fatigue d'assemblages collés pour applications éoliennes offshores. Aussi, à partir de la stratégie développée, des estimations de la durée de vie de structures composites collés ainsi que d’un cas d’application représentatif ont été réalisées<br>Estimating capacities of adhesives to endure repetitive loadings is an essential point to perform fatigue assessments. Nevertheless, few studies have been performed on the cyclic behaviour of adhesively bonded structures. Moreover, fatigue crack initiation is less studied for adhesives than the fatigue crack propagation. Fatigue behaviour is mainly analysed using lap-shear type specimens, which are associated with complex stress states and stress concentrations. The aim of this work is to develop a predictive tool describing the cyclic behaviour of an adhesive in an assembly under fatigue loading using an experimental approach based on modified Arcan tests. Such a device is associated with low edge effects and a maximum stress state in the centre of the adhesive. Accurate experimental results under monotonic, creep and cyclic loading are presented for several load amplitudes, mean loads and loading rates. For a two-component polyurethane SikaForce®-7817 L60 MR adhesive, experimental results led to reproducible behaviour. These results underline that the evolutions of the non linear strains strongly depend on the loading type. This behaviour is well described using a visco-elastic-visco-plastic model with non-linear viscous parameters. This model, implemented in 3D finite element simulations, allows analysing the influence of viscosity. In order to limit the experimental test time the inverse identification of the model parameters is performed from modified Arcan creep-relaxation tests. The finite element simulations of bonded structures allowing an efficient description of the cyclic behaviour and using an adequate failure criterion based on the viscous strains evolutions, a validation on fatigue life predictions is performed. This work is dedicated to the study of fatigue of bonded structures in offshore windmills applications. From this strategy a fatigue life estimation of composite structures tests and on an application test is proposed
41
BEN, AMAR MOUNIR. "Etude theorique et experimentale d'un hydroelevateur eolien." Paris 6, 1990. http://www.theses.fr/1990PA066397.
Full textAbstract:
Un systeme original de pompage eolien est propose. Il est constitue d'une eolienne darrieus et d'un hydroelevateur. La premiere partie est consacree a l'eolienne darrieus. La theorie l. M. E. F. Est etendue a des rapports de vitesse allant jusqu'a 5. L'etude experimentale a ete effectuee avec des machines d'architectures differentes. En particulier, nous avons demontre et verifie qu'un rotor darrieus judicieusement concu demarre de lui-meme et sous la seule action du vent. La seconde partie traite de l'hydroelevateur. Une etude theorique et experimentale d'un prototype specifique destine a relever l'eau de 1 metre environ pour l'irrigation des plaines agricoles. L'etude de faisabilite et l'optimisation montre l'interet de ce systeme robuste, simple et fiable, par rapport aux machines actuellement utilisees. Le couplage de l'hydroelevateur par l'eolienne darrieus constitue l'hydroelevateur eolien
42
Fichaux, Nicolas. "Evaluation du potentiel eolien offshore et imagerie satellitale." Paris, ENMP, 2003. http://www.theses.fr/2003ENMP1172.
Full text
43
DIVEUX, THIERRY. "Implantation d'un system eolien, optimisation par algorithmes genetiques." Paris, ENSAM, 2000. http://www.theses.fr/2000ENAM0021.
Full textAbstract:
Les aerogenerateurs connaissent un essor considerable depuis une quinzaine d'annees aussi bien dans le nombre d'eoliennes installees que dans les technologies utilisees. Les enjeux economiques et politiques devenus importants incitent a rechercher des eoliennes optimales pour un site donne. Les systemes eoliens etant des systemes complexes, il est necessaire d'utiliser une methode d'optimisation adaptee. L'objectif etait de realiser un outil technico-economique d'aide au choix optimal d'une eolienne connectee au reseau sur un site donne. L'approche globale prend en compte l'ensemble des couts du projet et les caracteristiques du site. L'optimisation consiste a minimiser une fonction objectif definie par un ensemble de criteres. Le critere que nous avons retenu ici est le cout du kwh produit. Il est defini comme etant le rapport entre le cout total actualise et l'energie electrique produite annuellement par l'eolienne. La minimisation de la fonction est realisee au moyen d'algorithmes genetiques d'utilisation simple et robustes, bien adaptes a ce genre de probleme, ou la fonction objectif est complexe, non continue et ou les parametres du systeme peuvent etre discrets. Un exemple d'utilisation de l'outil est propose en comparant les eoliennes optimales trouvees pour des sites mediterraneens et pour des sites du nord de l'europe. Les parametres caracterisant ces sites sont differents (distribution du vent differente, vitesses moyenne et maximale du vent superieures et accessibilite plus difficile pour les sites mediterraneens) et l'optimisation montre des machines sensiblement differentes (parametres lies a la taille et a la puissance installee). Le gain sur le cout du kwh peut atteindre 37% par rapport aux eoliennes existantes. Par l'organisation modulaire et evolutif du logiciel, il est possible d'inclure de nouveaux parametres (choix technologiques, criteres d'optimisation) et proposer ainsi de nouvelles voies de developpement adaptees a l'environnement du site.
44
Lamoureux, Régis. "Eléctronique de puissance pour les systèmes autonomes eoliens ou photovoltaïques." Paris 6, 2000. http://www.theses.fr/2000PA066256.
Full text
45
Adibi, Naeem. "Développement d’un indicateur d’évaluation d’impacts de la consommation des ressources : cas d'application à une extraction des matériaux versus un recyclage." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2016. http://www.theses.fr/2016ECLI0013/document.
Full textAbstract:
L’augmentation de la consommation de ressources suscite des préoccupations quant à leur disponibilité. Ces dernières années, les organisations nationales et internationales ont défini l’approvisionnement durable des ressources et la mise en place d’une économie circulaire comme des objectifs centraux de leurs stratégies à court et long termes.Dans ce contexte, différentes approches méthodologiques relevant de l’Analyse du Cycle de Vie (ACV) sont utilisées pour caractériser l'impact de l'épuisement des ressources. Les approches actuelles fournissent néanmoins des visions partielles, car dépendantes de données disponibles limitées, et ne reflètent pas les défis de la société en lien avec cette question des ressources.La méthode et les facteurs nouvellement développés fournissent une vision plus exhaustive de la disponibilité des ressources et peuvent être utilisés dans des analyses du cycle de vie ou dans des approches d'économie circulaire. Ce travail fut produit en partenariat avec le cd2e et le pôle de compétitivité Team². Il a également été réalisé en collaboration avec le bureau d’études et d’expertise en ACV, Cycleco<br>Increase in resource demand raises concerns over their availability. In the recent years, national and international institutions have targeted sustainable resource supply and new economy models (e.g. circular economy, etc.) as a goal of their short- and long-term strategies. In this context, different methodological approaches under Life Cycle Assessment (LCA) framework are used to address the impact of resource depletion. However, they provide partial visions, based on limited available data, and do not reflect society challenges related to the resources. The newly developed factors and the LCIA method provide a more exhaustive vision through the availability of resources and may be used in Life Cycle Assessment or circular economy approaches. This work is done in partnership with the cd2e and Team2 cluster. It is also carried out in collaboration with CYCLeco Life Cycle Assessment Experts
46
Peng, Ling. "Reconfiguration du dispositif de commande d’une éolienne en cas de creux de tension." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2010. http://www.theses.fr/2010ECLI0005/document.
Full textAbstract:
Avec le développement de l’éolien, les prescriptions techniques de raccordement de cette technologie obligeront le maintient de sa connexion lors d’incidents sur la tension du réseau électrique. L’enjeu pour le gestionnaire du réseau est de pouvoir utiliser tous les générateurs pour garantir la stabilité du système électrique.A partir d’un modèle dynamique d’une éolienne à base de Machine Asynchrone à Double Alimentation (MADA), une commande vectorielle améliorée a été proposée en prenant en compte la dynamique du flux statorique engendrée par la chute de tension. Les performances supérieures en terme de maintient de la production ont été établies par comparaison avec la méthode de commande classique. Son domaine d’utilisation a été également déterminé.Pendant les creux de tension importants, une protection matérielle (crowbar) est implémentée avec un contrôle de la démagnétisation de la MADA. En outre, de la puissance réactive peut être produite à la fois par la MADA et par le convertisseur connecté au réseau électrique au cours de la défaillance du réseau.Un contrôle vectoriel à hystérésis des courants pour les deux convertisseurs électroniques multiniveaux est proposé et évalué pour améliorer la réponse dynamique de ces convertisseurs et pour réduire les effets des variations des paramètres sur les performances de la commande. Selon la durée du défaut, des objectifs différents de contrôle doivent être réalisés en priorité pour empêcher des surintensités rotoriques et pour fournir de la puissance réactive. Une reconfiguration complète du dispositif de commande de cette éolienne est détaillée pour renforcer le maintient de la production éolienne lors de défaillances<br>With the massive development of wind energy, the technical requirements for connecting this technology will require the improvement of the fault ride-through capability of grid-connected wind turbines. The task for the grid system operator is to use all generators to ensure the stability of the electrical system.From a dynamic model of a Doubly Fed Induction Generator (DFIG) based wind generator, an improved vector control has been proposed by taking into account the dynamics of the magnetic flux, which are generated by the voltage dip. The higher performances have been established by comparison with the conventional control method. The operation domain was also determined.During serious voltage dips, a hysteresis control scheme of the active Crowbar is proposed to protect the system within a demagnetization method of the DFIG. Moreover, additional reactive power can be produced both by the MADA and the grid-side converter in order to support the electric network during the grid fault.A space vector hysteresis current control strategy of both three-level converters is proposed to improve the dynamic response of the system and to reduce the parameter variation effects on the control performanceDepending on the grid fault duration, different control objectives have to be achieved with priority to restrain the rotor over-current or to supply reactive power. Then the reconfiguration scheme of the control strategies of high power DFIG wind turbine system is proposed to enhance the fault ride-through capability of the DFIG system. With this specific methodology, the DFIG can stay connected and can supply maximal reactive current during voltage dips to help voltage recovery
47
Ghennam, Tarak. "Supervision d’une ferme éolienne pour son intégration dans la gestion d’un réseau électrique, Apports des convertisseurs multi niveaux au réglage des éoliennes à base de machine asynchrone à double alimentation." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2011. http://www.theses.fr/2011ECLI0012/document.
Full textAbstract:
La première thématique développée dans ce mémoire vise à développer de nouveaux algorithmes pour la commande des éoliennes reposant sur une machine asynchrone à double alimentation et des convertisseurs multi niveaux. Deux stratégies de contrôle direct du courant, basées sur l’Hystérésis à Zones Carrées et l’Hystérésis à Zones Circulaires (HZCi) ont été proposées. Celles-ci consistent à appliquer des vecteurs de tension appropriés pour contrôler les puissances actives et réactive générées et permettent également d’équilibrer les tensions du bus continu interne des convertisseurs. Des résultats de simulation et d’expérimentation montrent que la stratégie basée sur l’HZCi est meilleure en termes de forme d’onde et de contenu harmonique des tensions de sortie.La seconde concerne la supervision et la gestion des puissances active et réactive dans une ferme éolienne au vu de son intégration dans un réseau électrique. Cette supervision centralisée est assurée par un algorithme qui distribue les consignes de puissance aux éoliennes de la ferme de manière proportionnelle. Ces références sont fonction de la capacité maximale de production de l’éolienne. Pour cela, une analyse des transits de puissance dans le système éolien à base de la machine asynchrone à double alimentation a été effectuée. Elle a permis de déterminer la caractéristique (P, Q) du générateur et de calculer ses limites de compensation en termes de puissance réactive. Une gestion locale des puissances de chaque éolienne a été développée permettant ainsi une répartition des puissances entre le stator de la machine et le convertisseur coté réseau en considérant plusieurs modes de fonctionnement du système éolien<br>This research work deals with two topics conditioning the large scale development of wind turbines into electrical grids. The first is devoted to the development of new algorithms for the control of Doubly Fed Induction Machine (DFIM) based wind energy conversion systems. Two direct current control strategies have been proposed and are based on the hysteresis square areas (HZCA) and hysteresis circular areas (HZCI). Both strategies apply an appropriate voltage vector to control the active and reactive powers delivered to the grid, and also, to balance the voltages of the inner DC bus converter. Simulation and experimental results show that the HZCI strategy is better than HZCA in terms of output voltage waveforms and harmonic contain.The second topic is dedicated to the active and reactive powers supervision in a wind farm in order to supply prescribed power references from the grid operator. This supervision is ensured by a centralized algorithm that distributes power references between wind turbines in a proportional way. These references are calculated according to the maximum production capacity of wind turbines. An analysis of the power flow in the DFIM based wind energy system has been made to identify the (P, Q) characteristic and to calculate limits in terms of reactive power compensation. The local power management of each wind system has been developed allowing the powers distribution between the stator of the DFIM and the grid side converter by considering several operating modes of the wind generator
48
Gomez, Chirinos José Luis. "Angle modeling of a rotating machine. Application to wind turbine surveillance." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI067/document.
Full textAbstract:
Ce travail de recherche s'inscrit dans le cadre de la surveillance des machines tournantes en régime non stationnaire et plus particulièrement la détection des défauts de roulement. Il se focalise sur la modélisation et l'analyse des variations de la vitesse de rotation instantanée. Les modèles numériques développés s'appuient sur une approche originale dite " angulaire " qui introduit explicitement les degrés de rotation libres de la machine et permet de s'affranchir de condition de fonctionnement en régime stationnaire. Un modèle de roulement à billes à gorge profonde a été développé couplant les efforts de contact normaux et tangentiels grâce à l'introduction du phénomène de résistance au roulement. Ce couplage permet d'expliquer l'origine des fluctuations de vitesse de rotation en présence de défaut de bague extérieure, phénomènes constatés expérimentalement : la présence d'un défaut sur une bague modifie périodiquement le couple de frottement. La modélisation de la liaison par engrenages est plus classique, la problématique a été de s'assurer qu'elle était compatible avec l'approche angulaire utilisée dans ces travaux. Le couplage des éléments de roulement et d'engrenage dans un modèle simple a montré que la présence de défauts de roulement provoque des variations des efforts radiaux ce qui modifie les efforts d'engrènement et en conséquence perturbe également la vitesse de rotation. Un modèle simplifié d'une éolienne a été réalisé et utilisé pour tester et valider des indicateurs spectraux de surveillance en conditions de fonctionnement non stationnaires. La comparaison avec des mesures expérimentales issues d'une éolienne a montré la robustesse du modèle. Il peut donc être exploité comme un outil d'analyse phénoménologique et de test d'indicateurs de surveillance. Il a par exemple permis de montrer l'importance des conditions de fonctionnement (charge et vitesse) sur le niveau des indicateurs utilisés en surveillance. Si besoin, les développements proposés peuvent être étendus sans difficulté à des modèles plus complexes de roulements, d'engrènements et de structures d'accueil de ces éléments technologiques<br>This work has been developed within the framework of non-stationary rotating machinery surveillance with emphasis on the detection of roller bearing defects. It focuses on the modeling and analysis of instantaneous angular speed variations. The numerical models developed are based on an ``angular" approach which introduces explicitly the machine's free body rotation degrees of freedom allowing simulations in non stationary operating conditions. A deep groove ball bearing model has been developed coupling tangential and normal forces by taking into account the rolling resistance phenomenon. This coupling allows to explain the origin of angular speed fluctuations in the presence of outer race roller bearing defects, phenomena that has been observed experimentally: a roller bearing defect periodically modifies the friction torque. The description of the gear mesh has been performed by means of a classic approach where the scientific issue has been to verify the compatibility with the angular modeling, cornerstone of this dissertation. Integration of the roller bearing and the gear modeling approaches into a simple mechanical architecture has shown that the presence of bearing defects provoking variations in the rolling element-races normal forces, modifies the gear mesh forces leading to perturbations of the angular speed. A simplified wind turbine model has been used for the test and validation of non stationary surveillance spectral indicators. The robustness of the model has been shown by means of a comparison with measurements performed on a wind turbine. It has allowed to show the importance of the operating conditions (load and speed), on the level of indicators used. This means the model may be used as a tool for phenomenological analyses as well as a device to test surveillance indicators. If needed, the approaches presented may be easily extended into more complex models of bearings, gears, casings and foundations
49
Muller, Yann-Aël. "Etude du méandrement du sillage éolien lointain dans différentes conditions de rugosité." Thesis, Orléans, 2014. http://www.theses.fr/2014ORLE2040/document.
Full textAbstract:
Le phénomène connu sous l'appellation "méandrement" (ou meandering) désigne les variations aléatoires de la trajectoire du sillage aérodynamique d'une éolienne. Ce phénomène est responsable de contraintes mécaniques particulières sur les éoliennes positionnées dans le sillage d'autres éoliennes et joue donc rôle dans la conception et dans la prévision de production des parcs éoliens.Ce travail propose d'étudier le méandrement par des moyens expérimentaux et numériques. La problématique est traitée en deux parties, la première portant sur la modélisation de l'écoulement de couche limite atmosphérique, avec une attention particulière portée à la modélisation des grandes échelles de la turbulence atmosphérique. La seconde partie porte sur l'étude du sillage d'un disque actuateur soumis à un écoulement atmosphérique. Chacune de ces parties comporte un volet expérimental et un volet numérique. La modélisation numérique instationnaire de l'écoulement atmosphérique fait intervenir une technique de génération stochastique de champs de vitesse turbulente avec évolution temporelle, spécialement développée au cours de la présente thèse et à laquelle un chapitre spécifique est dédié.L'un des principaux résultats est que le méandrement du sillage est fortement corrélé avec les grandes échelles de la turbulence atmosphérique<br>The phenomenon known as meandering describes the unsteady trajectory variations of the wake of a wind turbine. This phenomenon is responsible for specific mechanical stresses on turbines positioned in the wake of other turbines. As such, this phenomenon must be accounted for in the design and operation of wind turbine plants.This work uses numerical fluid simulation and wind tunnel testing in order to study the meandering of the wake of a wind turbine. The subject is discussed in two parts. The first part discusses the modeling of the atmospheric boundary layer, with a focus on the large scales of the atmospheric turbulence. The second part is a study of the behavior of the wake of an actuator disc model in atmospheric wind conditions.Both parts include experimental and numerical work. The numerical simulation of the atmospheric boundary layer involves the generation of synthetic turbulent velocity time series by mean of a stochastic technique developed during this thesis, to which a chapter is dedicated.One of the main results of this work is that the meandering is highly correlated with the large scales of the atmospheric turbulence
50
Sellami, Takwa. "Contribution à l’usage de l’analyse vibratoire comme outils de monitoring et de diagnostic d’avaries pour les machines électriques tournantes." Thesis, Cergy-Pontoise, 2017. http://www.theses.fr/2017CERG0915.
Full textAbstract:
Les capacités installées d’énergie éolienne continuent à croître rapidement et prennent une place de plus en plus significative dans le monde. Au fur et à mesure, les études menées sur la conception, la sureté de fonctionnement et la supervision de la chaîne éolienne ont pris progressivement de l’importance. Deux axes de recherche ont été privilégiés dans cette thèse. Le premier concerne la continuité de service d'une éolienne connectée au réseau en présence de défaut de court-circuit entre spires dans une phase du stator de la génératrice asynchrone à cage d'écureuil. L'analyse du défaut ainsi que son impact sur le système éolien et notamment sur la qualité de la puissance produite souligne l'intérêt de développement d'un algorithme de détection et d'isolation rapide, dédié par la suite à la reconfiguration de la commande. Ainsi, une commande tolérante au défaut (CTD) a été conçue de manière à éviter l'arrêt de la production, compenser l'impact de défaut et garder des performances acceptables de la qualité d'énergie produite. Le travail effectué s'est articulé sur les observateurs à mode glissant (OMG), communément connus comme outil puissant pour la supervision et la commande à la fois. Le deuxième axe porte sur la sécurité structurale et la stabilité du système éolien sous contraintes vibratoires. Les travaux se répartissent en deux parties complémentaires : L'établissement d'un modèle numérique tridimensionnel (3-D) sous un logiciel d’analyse par éléments finis (ANSYS) et la réalisation des essais vibratoires sous différentes excitations au sein d'une plateforme vibratoire (TREVISE). Dans ce cadre, un modèle numérique (3-D) d'une éolienne à axe horizontal couplée à un mât et une fondation adéquats a été développé en utilisant la méthode de volumes finis (FVM) afin d'appréhender son comportement vibratoire. Les essais vibratoires expérimentaux valident le modèle numérique et permettent l’identification de la réponse dynamique de la structure d'une manière fine. De plus, nous avons élaboré un modèle expérimental de la tenue de l’éolienne aux contraintes vibratoires de formes aléatoire, sinusoïdale et impulsionnelle<br>The wind energy capacity carries on growing quickly and taking an increasingly significant place in the world. Progressively, research studies dealing with designing and supervising wind turbines have become more important. Two areas of research were developed in this thesis. The first one concerns the continuity of service of a wind turbine connected to the grid while an inter-turn short-circuit fault is present in the stator phase of the induction squirrel cage generator. The analysis of the fault as well as its impact on the wind turbine system and mainly on the quality of the produced power highlights the interest of development of a fast detection and isolation algorithm, dedicated to the reconfiguration of the control law. Hence, a fault tolerant control scheme has been established in order to avoid stopping production, compensate the fault impact and maintain acceptable performances of the quality of the produced energy. The carried out work was based on sliding mode observers, commonly known as robust tools for monitoring and controlling at the same time. The second axis concerns the structural modeling and stability checking of the wind system under vibratory stresses. The work is divided into two complementary parts: The establishment of a three-dimensional (3-D) numerical model using a finite element analysis software (ANSYS) and the realization of vibratory tests under different excitations within the platform (TREVISE). In this framework, a numerical (3-D) model of a horizontal axis wind turbine coupled to a suitable tower and foundation was developed basing on the finite volume method (FVM) in order to analyze its vibratory behavior. The experimental vibratory tests validate the numerical model and allow the identification of the dynamic response of the structure in a precise way. In addition, we have developed an experimental model of the behavior of the wind turbine under vibratory stresses of random, sinusoidal and impulse shapes