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Offre de thèse (H/F) sur l'aérodynamique des pales d'éoliennes

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : vendredi 6 août 2021

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Informations générales

Référence : UMR6598-CATMOR-001
Lieu de travail : NANTES
Date de publication : vendredi 16 juillet 2021
Nom du responsable scientifique : Caroline BRAUD
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

L'énergie éolienne est une source propre et renouvelable qui est une des solutions du mix énergétique pour diminuer l'impact de l'émission de carbone et enrayer le réchauffement climatique. Cependant, un des verrous pour rendre les technologies existantes rentables, est l'augmentation de leur durée de vie. Si l'on se focalise sur la technologie la plus mature et la plus répandue à l'heure actuelle, les éoliennes de plusieurs Méga-Watt à axes horizontales, l'environnement sévère dans lequel elles opèrent est responsable de fluctuation de charge importantes induisant une fatigue additionnelle pouvant aller jusqu'à la casse. Dans le cadre du projet ANR MOMENTA (https://lheea.ec-nantes.fr/equipes-de-recherche/dauc-dynamique-de-latmosphere-urbaine-et-cotiere/projets-et-partenariats) , l'objectif est de modéliser les charges aéro-élastiques rencontrées sur site. Le cas particulier d'une éolienne dans le sillage d'une autre éolienne sera traité puisque c'est une configuration dont la compréhension permettrait une meilleure optimisation de l'arrangement des parcs éoliens, et en particulier des champs d'éolienne offshore.
L'objectif du travail de thèse est focalisé sur l'aérodynamique de pale rigide d'éoliennes soumises à des perturbations d'écoulement en amont. Le travail sera mené dans le cadre du projet ANR MOMENTA, avec une approche expérimentale dans la soufflerie aérodynamique du LHEEA (https://lheea.ec-nantes.fr/test-facilities/test-facilities-for-micrometeorology-and-wind-engineering/aerodynamic-wind-tunnel) couplée à une approche numérique réalisée à l'aide du solveur ISIS-CFD du LHEEA (https://lheea.ec-nantes.fr/english-version/research-impact/software-and-patents). La finalité est de décrire finement l'impact sur l'aérodynamique de la pale lorsqu'elle rencontre une perturbation de l'écoulement amont, dont les propriétés seront caractérisée par ailleurs à l'aide d'essais sur site dans le cadre du projet ANR MOMENTA. Dans un premier temps, la perturbation développée par Neunaber & Braud (2020) sera utilisée, puis celle-ci sera adaptée pour reproduire au mieux la turbulence rencontrées sur site. Aussi, des simulations vont reproduire les essais en soufflerie à l'échelle réduite, qui seront par la suite étendue progressivement vers l'échelle 1 d'une éolienne 2MW en fonctionnement et opérée par VALOREM dans le cadre de l'ANR MOMENTA. Les sorties de la thèse seront utilisées en entrée de simulations aéro-élastiques réalisées par un autre partenaire du projet MOMENTA.

Le travail du/de la candidat-e consistera à mettre en œuvre des expériences en soufflerie en parallèle de simulations pour des perturbations de vent incident allant en complexité croissante, cette perturbation sera customiser au cours de la thèse par une modification du système chopper en place. Expérimentalement des mesures globales (portance/trainée) et locales (mesures de pression/PIV rapide) simultanées seront mises en œuvre pour des configurations choisis. Ces mêmes configurations seront reproduite numériquement pour compléter la base de donnée expérimentale.

Le/la candidat-e devra être titulaire d'un master en mécanique des fluides, avec idéalement une expérience en mesure et simulation de l'aérodynamique des pales d'éolienne

Neunaber & Braud (2020) Wind Energ. Sci., 5, 759–773, 2020

Contexte de travail

Le travail sera réalisé à l'Ecole Centrale Nantes, à cheval entre l'équipe DAUC et METHRIC du laboratoire. Le/la candidat-e réalisera les essais dans la soufflerie aérodynamique du laboratoire. Ce travail sera réalisé en partenariat les laboratoires académiques, l'institut et l'industriel du projet ANR MOMENTA, à savoir : le CREA (Aix en provence), le LA à Toulouse. L'IFPEN (Paris et Lyon), PRISME (Orléans) et VALOREM (exploitant éolien).

Contraintes et risques

Dans le cadre de la thèse, le/la candidat-e sera amené(e) à participer aux différentes réunions de travail du projet ANR MOMENTA avec plusieurs déplacements en France. Le/la candidat-e sera également amené(e) à réaliser des expériences en soufflerie avec en particulier l'utilisation de méthodes expérimentales faisant l'usage d'un laser classe 4 (Particle Image Velocimetry). Une formation à la sécurité laser sera réalisée et une formation à l'utilisation du matériel disponible permettra de limiter les risques.

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