Étude numérique et expérimentale des phénomènes aéroélastiques et du givrage des éoliennes

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L'utilisation dans des conditions nordiques d'éoliennes de plus en plus grandes affecte les propriétés structurales des matériaux (par le froid) et réduit les performances et la production d'énergie (par le givrage). Ces défis auxquels font face les manufacturiers et exploitants de parcs éoliens au Canada requièrent d'importants efforts de recherche et développement pour trouver des solutions efficaces et économiquement viables. Pour résoudre ces problèmes, nous proposons une approche combinant notre expertise en aéroélasticité et givrage afin de développer et appliquer des techniques d'amortissement adaptatif (ADS - adaptive dumping systems). L'application des ces techniques, déjà utilisées dans l'industrie automobile et de l'aviation, serait une première pour les turbines éoliennes. L'amortissement adaptatif est basée sur l'utilisation de dispositifs et matériaux nouveaux, incluant des nanoparticules, permettant une variation des coefficients d'amortissement, d'une part pour éviter les charges structurales extrêmes et d'autre part utiliser et contrôler les vibrations naturelles des pales d'éoliennes pour éliminer la glace accumulée. Les phénomènes aéroélastiques sont des phénomènes complexes d'interaction fluide-structure qui résultent de la combinaison des forces aérodynamiques, élastiques, d'inertie et d'amortissement structurel. Le givrage est le phénomène d'accumulation de glace sur les éoliennes et il est prédit à la suite d'une étude aérodynamique et d'impact de gouttelettes d'eau surfondues suivi d'une analyse du transfert de masse et énergie à la surface. L'objectif principal du projet est l'analyse numérique et expérimentale du comportement aéroélastique et du givrage des pales d'éoliennes afin de déterminer les paramètres d'application de l'amortissement adaptatif pour améliorer l'utilisation des grandes éoliennes en climat nordique (basse température et accumulation de glace). L'approche méthodologique combine la modélisation sur ordinateur avec des tests en laboratoire et sur site (Technocentre Éolien - TCE). Le TCE contribuera au transfert technologique des résultats du projet à l'industrie éolienne canadienne.