Soutenance de thèse - Zhenrong JING - LHEEA/ED SPI

Jury

• Reviewer: Jean-Christophe ROBINET, Professeur, laboratoire Dynfluid, Arts et Métiers ParisTech
• Reviewer: Alois SCHAFFARCZYK, Professeur,  Kiel University of Applied Sciences
• Examinator: Jean-Yves BILLARD, Professeur, laboratoire IRENav, Ecole Navale
• Examinator: Mostafa SHADLOO, Maitre de Conférences, laboratoire CORIA, INSA  Rouen
• Supervisor: Antoine DUCOIN, Maître de Conférences HDR, - laboratoire  LHEEA, Centrale Nantes
• Co-Supervisor: Caroline BRAUD, Chargée de Recherche HDR, CNRS - laboratoire  LHEEA, Centrale Nantes
   

Protocole

La soutenance de thèse se déroulera comme d'habitude. Le président du jury ouvrira la soutenance, suivie de 45 minutes de présentation. Ensuite, le président autorisera les membres du jury à poser des questions, un par un. Après cette session, le jury se retirera dans une salle de conférence séparée pour la discussion ; la salle de conférence principale restera ouverte au public (caméras / microphones autorisés). Le comité retournera ensuite dans la salle principale pour annoncer sa décision. Ensuite, la salle restera ouverte pour une discussion générale où, en fonction du résultat, nous pourrons féliciter Zhenrong.

Visioconference

La soutenance de thèse aura lieu sur Zoom :
https://ec-nantes.zoom.us/j/96917201200
Code de la réunion : 96917201200

La soutenance débutera à 9h00, la visioconférence sera ouverte à partir de 8h30 afin que vous puissiez tester votre connexion.
Pour pouvoir alléger la bande passante, il sera demandé à l'ensemble des participants de couper leur caméra et leur micro tout au long de la soutenance. Enfin, nous vous remercions de vous connecter vers 8h45 ou plus tôt afin d'avoir le temps de gérer tout problème technique avant de démarrer la soutenance. Merci à tous !

Résumé

Les éoliennes à axe horizontal (HAWT) et les hélices marines sont deux applications très étudiés dans le domaine de la recherche en mécanique des fluides. Cependant, la transition de couche limite sur celles-ci n'est pas encore entièrement comprise. Dans cette thèse, des Simulations Numériques Directes sont effectuées sur ces deux cas, à l'aide de supercalculateurs. Le principal l'objectif est d'étudier l'effet de la rotation sur la transition de couche limite.
Les couches limites des éoliennes à axe horizontal et des hélices marines partagent un point commun avec l'écoulement de von Kármán, qui est créé par un disque rotatif immergé dans un fluide. L'écoulement de von Kármán peut induire ce que l'on appelle une 'cross flow' transition. L'objet de la présente étude est d'étudier la possibilité d'une transition d'écoulement transversal sur les éoliennes et les hélices marines.
Cette étude montre que la transition naturelle de couche limite sur les éoliennes et les hélices marine est induite par des mécanismes distinctement différents. Le résultat de l'écoulement autour d'un pale d’éolienne montre que le profil de la couche limite est très proche d'un profil bidimensionel. Sur la pale, la vitesse dans le sens de l'envergure est faible lorsque la couche limite est attachée. En conséquence, la transition naturelle est très similaire au profil 2D et est due aux ondes de Tollmien–Schlichting (T-S).
Sur la pale d'hélice marine, l'écoulement de la couche limite est entièrement tridimensionnel (3D) à cause des effets combinés de la rotation et de la géométrie de la pale. L'instabilité et la transition des 'cross-flow' sont clairement observées. La forme des tourbillons est en bon accord avec la prédiction de la théorie de la stabilité linéaire (LST). Bien qu'il ait été longtemps supposé que la "cross-flow" transition devrait être importante sur les hélices, il s'agit de première observation directe de tels phénomènes à notre connaissance. Parceque l'hélice n'a pas de symétrie de rotation infinie, notre résultat suggère que la couche limite sur les hélices marines est instable par convection. Cet aspect est différent de l'écoulement de von Kármán, qui est absolument instable.
Les différences observées sur les écoulements de couche limite sur les éoliennes et les hélices marines sont probablement causées par leur degré de complexité géométrique variable. La pale d’éolienne a un rapport d'aspect très important, par conséquent, l'écoulement transverse n'a pas assez de distance pour se développer du bord d'attaque au bord de fuite. Au contraire, l'écoulement transverse est capable de croître assez pour conduire à la transition sur l'hélice, où le rapport d'aspect est petit.
Nous soutenons qu'il est nécessaire de travailler dans le référentiel rotatif pour évaluer l'effet de la rotation. Dans le cas du référentiel rotatif, la force centrifuge a une position donnée est une constante, tandis que la force de Coriolis dépend de la vitesse locale. L'amplitude de la vitesse en envergure (cross-flow) est étroitement liée à la force centrifuge et à la force de Coriolis. Par exemple, l'écoulement transverse est généralement le plus fort autour de la séparation de couche limite, où la force de Coriolis change de direction et agit dans le même sens que la force centrifuge.