Description du sujet de thèse

Titre: Aérodynamique instationnaire à l’échelle des pales des futures grandes éoliennes marines.

L’objectif de la thèse est la caractérisation des nouvelles charges instationnaires des futures éoliennes 25+MW à l’échelle d’une section de pale et l’identification de stratégie de contrôle. Les grandes éoliennes 25+MW vont avoir un rotor qui balaye un surface importante, dans des écoulements amont 3D instationnaires provenant de la couche limite atmosphérique. C’est généralement perçu à l’échelle de la pale comme une instationnarité additionelle et ainsi des charges additionnelles. Aussi, ces nouvelles instationnarités vont interagir avec des pales plus longues et plus élancées, amplifiant les efforts sur celles-ci, qui peuvent mener à la casse. En sachant que les modèles des efforts aérodynamiques instationnaires sont utilisés en entrée des outils standards de conception des éolienne (Blade Element Momentum Theory: BEMT), il est important de les mettre à niveau pour la conception des très grandes d’éoliennes 25+MW à venir. Une première partie de la thèse consiste à fournir une caractérisation expérimentale détaillée des efforts instationnaires sur une section de pale soumise à de nouvelles conditions de vent instationnaire. Une description spatio-temporelle de l’écoulement sera réalisée en corrélation avec des mesures de pressions instationnaires pariétales. La base de donnée sera utilisée: 1) comme les conditions aérodynamiques instationnaires en entrée des simulations BEMT; 2) afin de formuler de nouveaux modèles d’aérodynamique instationnaire en collaboration avec TU-Delft (partenaire du projet NEXTgenT), et 3) afin d’explorer la position des capteurs, leur nombre et leur type pour des objectifs de contrôle actif.

La dernière année de la thèse, le/la candidat(e) travaillera 3 mois chez VALEMO sur une base de donnée existante d’un parc éolien dont une turbine a ses pales équipées de capteurs aérodynamiques. L’objectif est d’évaluer la capacité des capteurs aérodynamique pour la surveillance des pales.

Contexte de travail

Ce projet de thèse fait partie du projet NEXTgenT (Prochaine génération de conception d’éolienne marines de plus de 25MW), réseaux de doctorant Marie-Curie linancé par l’Europe.

L’objectif principal du réseau Européen NEXTgenT est de former la prochaine génération de chercheurs capable de convertir leur nouvelles connaissances de la science atmosphérique et des technologies éoliennes dans le développement de la prochaines générations d’éoliennes marines de plus de 25MW.

En faisant partie du réseau de doctorant MSCA, vous aurez l’opportunité de rencontrer régulièrement et de travailer avec d’autre doctorants, une équipe d’expert du domaine du monde académique et industriel implantés à travers l’Europe. Aussi, vous aurez l’opportunité d’être placé-e en mission ("secondment agreement'), en tant qu'invité-e, pour une période de l'ordre de 3 mois chacun chez un partenaire académique et un partenaire industriel.

A propos du LHEEA:

Le travail de thèse sera réalisé au laboratoire d’Hydrodynamique, d’Energétique et d’Environnement Atmosphérique (LHEEA) à l’École Centrale de Nantes (ECN). Le LHEEA est une Unité Mixte de Recherche (UMR 6598) dont les représentants légaux sont le Centre National de Recherche Scientifique (CNRS) et l’ECN.

Le LHEEA compte environ 140 membres, incluant 30 doctorants. Le laboratoire est internationalement reconnu pour son expertise sur les écoulements à surface libre, les écoulement atmosphérique et aérodynamique, dont les études sont réalisées à la fois numériquement et expérimentalement. L’énergie du vent est l’un des principaux domaine de recherche d’intérêt pour le laboratoire, avec une attention particulière pour l’interaction des éoliennes avec les écoulements atmosphériques, l’aérodynamique instationnaire des rotors et pales, et la surveillance et le contrôle des pales.

Le CNRS, géré par le ministère de la Recherche, est l’une des plus importante organisation de recherche, et l’une des plus larges en Europe en terme de publication. Avec 32000 employés et 1000 laboratoires à travers le pays, le CNRS mène des recherches dans tous les domaines de connaissance scientifique. Ses objectifs principaux sont l’amélioration des connaissances, la promotion de l’interdisciplinarité, le développement économique et technologique et la résolution des besoins sociétaux complexes. En 2017, le CNRS a reçu le prix ”HR Ecellence in Research” (HRS4R) par la commission Européenne.

Avec ses 1100 étudiants et ses 250 diplômés, l’ECN est l’une des plus importante école d’ingénieur en France. L’ECN un établissement autorisé à atribuer des diplômes de thèse et, en conséquence, le candidat de thèse devra s’enregistrer à l’ECN.

Le candidat va ainsi avoir la chance de travailler dans l’un des meilleurs institut de recherche en Europe, le CNRS, et dans l’une des meilleures écoles d’ingénieurs Française, l’École Centrale Nantes (ECN).

Informations complémentaires

L(a)e candidat(e) doit avoir un Master II en énergie du vent d’un établissement reconnu dans le domaine ou un Master II dans les disciplines en lien (dynamique des fluides, aérodynamique, turbulence etc …) avec une preuve d’expérience (cours, projets, ou emploie) dans le domaine de l’aérodynamique ou de l’ingénieurie du vent.

Une combinaison de compétences mathématiques en dynamique des fluides et un très fort intérêt pour l’aérodynamique/aéroélasticité expérimentale est requise. La connaissance des techniques expérimentales en aérodynamique, en dynamique des fluides ou en turbulence est préférée.

La satisfaction des critères d’éligibilité est dictée par la commission Européenne sous le programme Horizon MSCA réseaux de doctorants.

Les candidats éligibles ne doivent pas avoir résidé ou avoir effectué leur activité principale (travail, études, etc…) dans le pays de l'établissement d’accueil pour plus de 12 mois dans les 3 ans immédiatement avant le recrutement par l’établissement d’accueil (i.e. la date de démarrage étant indiquée par le contrat avec l’employeur ou un contrat direct équivalent).

Les candidats éligibles doivent avoir leur diplôme de Master en adéquation avec le poste, ou une équivalence qui leur donnerait l’accès au diplôme de docteur, obtenu avant le début du poste.

En raison du contexte international de la thèse, il est exigé des compétences en anglais suffisantes pour permettre au candidat de bien communiquer et interagir avec les autres doctorants du réseau, de participer à des cours du réseau en anglais, d’écrire des articles scientifiques et d’écrire le document de thèse en anglais.