Apport du couplage fluide structure haute-fidélité pour la modélisation des éoliennes nouvelle génération

Les stratégies de réduction des coûts des énergies renouvelables conduisent au développement d'éoliennes offshore de taille de plus en plus grandes (aujourd'hui près de 300m pour les plus hautes). Par rapport aux modèles plus petits, les pales de ces grands rotors se déforment de manière significative, notamment lors d’évènements extrêmes (vents forts, arrêts d'urgence). Les effets aéroélastiques deviennent donc de plus en plus critiques. Cependant, la plupart des méthodes de calcul actuellement utilisées pour la conception et la certification des éoliennes sont basées sur des approches très simplifiées, dont la validité pour des configurations hautement déformables est discutable. 
L'objectif de la thèse est donc d'explorer numériquement les phénomènes aéroélastiques susceptibles d'être critiques pour ces grandes structures, avec un niveau de détail sans précédent. Ceci permettra d'établir un nouveau standard en termes de simulation et d'améliorer la compréhension physique des phénomènes.
En raison de l'aspect multidisciplinaire de cette thèse, les travaux seront menés en étroite collaboration avec l'ONERA. Dans un premier temps, le doctorant mettra en œuvre la chaîne de calcul. Pour cela, un code de mécanique des structures non linéaire d'IFPEN sera couplé à un code de dynamique des fluides haute-fidélité de l'ONERA, via une plateforme de couplage multiphysique écrite en Python. Ensuite, des calculs de scénarios représentatifs d'événements extrêmes seront effectués en utilisant des ressources de calcul haute performance. Cela permettra au doctorant d'analyser en détail les phénomènes aéro-structurels complexes en jeu et d'évaluer la validité des modèles de moindre fidélité actuellement utilisés par l'industrie.

Une description détaillée du sujet est disponible ici :
https://w3.onera.fr/formationparlarecherche/sites/w3.onera.fr.formationparlarecherche/files/mas-daaa-2022-14.pdf

Mots-clés : éolien, aéroélasticité, simulation en mécanique des fluides, calculs couplés

• Directeur de thèse    Dr. Xavier AMANDOLESE, LMSSC
• Ecole doctorale    SMI Sciences et Métiers de l'Ingénieur https://www.hesam.eu/smi
• Encadrant IFPEN    Dr. Jean-Lou PFISTER, Dpt mécanique des solides, jean-lou.pfister@ifpen.fr
• Localisation du doctorant    ONERA (Châtillon) ; IFPEN (Rueil-Malmaison) ; CNAM (Paris)
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2022
• Employeur    ONERA, Châtillon, France
• Qualifications    Master en ingénierie mécanique/aérospatiale
• Connaissances linguistiques    Français ou anglais courant, volonté d’apprendre le français