Caractérisation numérique et expérimentale des interactions entre deux hydroliennes

Résumé

L’implantation et le développement de fermes d’hydroliennes sont soumis à la compréhension des effets d’interaction entre de telles machines. En nous inspirant de suggestions a priori sur la disposition de fermes de convertisseurs d’énergie marine, nous nous proposons de mettre en évidence les interactions entre deux hydroliennes à axe horizontal, en pleine eau. Des essais expérimentaux ont été réalisés dans le canal à houle et courant de l’IFREMER à Boulogne-sur-Mer, sur des maquettes d’hydrolienne. Notre étude se concentre sur des configurations où la seconde hydrolienne est placée en alignement dans le sillage de la première, à différentes distances. Les effets d’interaction sont mis en évidence à la fois en termes de performances et de caractérisation du sillage par une comparaison avec des résultats obtenus sur des configurations avec une seule hydrolienne. L’étude montre que le comportement de la seconde hydrolienne est largement influencé par la présence de la première. Nous présentons également des résultats numériques sur une seule hydrolienne obtenus à partir de notre code de simulation tridimensionnel développé au Laboratoire Ondes et Milieux Complexes. La validation de ces résultats par rapport aux essais expérimentaux correspondants nous permet d’envisager une très prochaine prise en compte de plusieurs machines et ainsi la modélisation de fermes à géométrie plus complexe.

Translated version: Numerical and experimental characterisation of interactions

between two marine current turbines

The implantation and deployment of marine current turbine arrays depend on the understanding of their interactions. Based on a priori suggestions about the layout of marine energy converter arrays, we propose to highlight interactions effects between two horizontal axis marine current turbines, in open water. Experimental trials were run in IFREMER’s wave and current flume tank in Boulogne-sur-Mer (France), on marine current turbine models. Our study focuses on setups were the second turbine is axially aligned, at different distances, in the wake of the first one. Interaction effects are pointed out both in terms of performance and wake characterisation by means of a comparison with results on a single turbine. This study shows that the downstream turbine behaviour is deeply influenced by the upstream turbine wake. We also present numerical results obtained on a single turbine from our tri-dimensional numerical software, which is developed at the Laboratoire Ondes et Milieux Complexes, Le Havre (France). Those numerical results are validated by the comparison with the experiments, which allows us to foresee the modelling of several turbines and thus of turbine farms with a more complex layout.

Keydwords: Marine energy, Horizontal axis marine current turbine arrays, Experimental trials, Laser Doppler velocimetry, Numerical simulation, Vortex method.