Etude et analyse d'une éolienne à l'aide du logiciel Qblade

Abstract

Cette thèse présente la conception aérodynamique, la modélisation numérique et l'optimisation paramétrique d'un rotor d'éolienne de petite puissance à l'aide du logiciel de simulation dédié QBlade. L'objectif principal de cette étude est de traiter le compromis délicat entre la maximisation de l'efficacité aérodynamique et la garantie de l'intégrité structurelle sous des conditions de fonctionnement à faible nombre de Reynolds et d'écoulements turbulents. Le cadre théorique repose sur la théorie de la quantité de mouvement de l'élément de pale (BEM), augmentée des corrections de perte en bout de pale de Prandtl et de forte poussée de Glauert. Les résultats des simulations numériques démontrent que l'implémentation d'une configuration de pale hybride (déployant le profil aérodynamique plus épais SG6040 à la racine de la pale et le profil hautement efficace SG6043 à l'extrémité) constitue une excellente stratégie d'ingénierie pour isoler les moments de flexion mécanique élevés tout en maximisant l'extraction d'énergie. De plus, l'étude paramétrique révèle que les variables géométriques (telles que le nombre de pales, la distribution de la corde et l'angle de vrillage) influencent considérablement les performances. La configuration à 3 pales atteint l'équilibre aérodynamique optimal, tandis qu'une augmentation excessive du nombre de pales entraîne une chute brutale du coefficient de puissance (Cp) et de la puissance totale en raison de la dominance de la traînée parasite, du blocage aérodynamique et de l'interaction des sillages. Enfin, l'analyse structurelle confirme que la distribution des contraintes de Von Mises reste largement en dessous des seuils d'élasticité admissibles du matériau, validant la viabilité de la conception optimise.