Etude et optimisation d'un système de production d'énergie basé sur les oscillations induites par vortex

Autor: Lefébure, David
Přispěvatelé: Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg, Robert Mosé
Jazyk: francouzština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Mécanique des fluides [physics.class-ph]. Université de Strasbourg, 2020. Français. ⟨NNT : 2020STRAD039⟩
Popis: An autonomous device aimed at recovering energy from low-speed streams has been developed within the ICube laboratory. Its operation is based on the vortex-induced vibration phenomenon: immersed in a flow, a cylinder attached to a spring sees vortices appear downstream which cause a cyclic asymmetry of the pressure field on its surface, which will tend to make it oscillate. Mechanical energy can then be converted into electrical energy through the use of a generator. The aim of this thesis was to prove the concept of the device, while optimizing its operation. An analytical model has been developed to allow optimal parameters to be applied to optimize energy recovery. It also makes it possible to easily estimate the recoverable energy under given conditions. A two-dimensional digital model was then developed under OpenFoam to allow validation of the analytical model. Finally, experimental tests were carried out to verify the viability of such a device under realistic conditions.; Un dispositif autonome visant à récupérer de l'énergie de cours d'eau à faible vitesse a été développé au sein du laboratoire ICube. Son fonctionnement repose sur les vibrations induites par vortex : plongé dans un écoulement, un cylindre rattaché à un ressort voit apparaître à son aval des tourbillons qui provoquent une dissymétrie cyclique du champ de pression à sa surface, ce qui va avoir tendance à faire osciller. L'énergie mécanique qui en résulte peut ensuite être convertie en énergie électrique par l'utilisation d'une génératrice. L'enjeu de cette thèse a été de prouver le concept du dispositif, tout en optimisant son fonctionnement. Un modèle analytique a été développé pour permettre l'estimation des paramètres optimaux à appliquer pour maximiser la récupération d'énergie. Il permet en outre d'estimer de façon simple l'énergie récupérable dans des conditions données. Un modèle numérique en deux dimensions a ensuite été développé sous OpenFoam pour permettre la validation du modèle analytique. Enfin, des essais expérimentaux ont été réalisés pour vérifier la viabilité d'un tel dispositif dans des conditions réalistes.
Databáze: OpenAIRE
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