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Contribution à l’étude du contrôle actif de l’écoulement autour d’un profil de pale d’éolienne

A. Boudis 1, O. Guerri 1, A. Benzaoui 2 and H. Oualli 3

1 Centre de Développement des Energies Renouvelables, CDER,
B.P. 62, Route de l’Observatoire, Bouzaréah, 16340, Algiers, Algeria
2 LTSE, Faculté de Physique, Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene, B.P. N°32 Bab Ezzouar, 16111 Algiers, Algeria
3 Laboratoire Mécanique de Fluides, Ecole Militaire Polytechnique,
B.P. 17c, Bordj El Bahri, 16046, Algiers, Algeria

Abstract

This study aims to improve the aerodynamic characteristics of a wind turbine blade profile using an actively controlling technique. A synthetic jet actuator is used to control the flow around a S809 profile placed in a flow at a Reynolds number Re=106. The Navier–Stokes equations governing the flow around the profile are solved in unsteady calculation of a two-dimensional domain using Ansys Fluent 16.1.0 code. The turbulence is considered using the k-w SST model. The frequency and amplitude effects of the jet are studied for a profile with an incidence angle of 15.2. The synthetic jet is applied on the profile upper surface at a distance equal to 0.05c from the leading edge (where c is the profile chord). The obtained results show that the synthetic jet control has a significant effect on the aerodynamic forces and structure of the flow around the blade. For the adopted parameters, the fineness (CL to CD ratio) of the profile is improved by 40.59 %.

Résumé

Cette étude a pour objectif l’amélioration des caractéristiques aérodynamiques d’un profil de pale d’éolienne par l’utilisation d’une technique de contrôle actif de l’écoulement. Un actionneur de jet synthétique est utilisé pour contrôler l’écoulement autour d’un profil S809 placé dans un écoulement à un nombre Reynolds Re=106. Les équations moyennées de Navier-Stockes qui régissent l’écoulement autour du profil sont résolues en calcul instationnaire dans un domaine bidimensionnel à l’aide du code Ansys Fluent 16.1.0 ©. La turbulence est prise en charge par le modèle SST k-w. Les effets de la fréquence et de l’amplitude du jet sont étudiés pour le cas d’un profil placé sous un angle d’incidence de 15.2°, le jet synthétique étant appliqué sur l’extrados à une distance égale à 0.05c à partir du bord d’attaque (c étant la corde du profil). Les résultats obtenus montrent que le contrôle par jet synthétique a un effet significatif sur les forces aérodynamiques et la structure de l’écoulement autour de la pale. Pour les paramètres de jet synthétique étudiés, la finesse du profil (ou rapport CL/CD) est améliorée de 40.59 %.

Keywords

Active flow control - Synthetic Jet - Wind turbine blade - Aerodynamic Force.

Contribution à l’étude du contrôle actif de l’écoulement autour d’un profil de pale d’éolienne
Texte intégral

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