Note ABES Conception et optimisation d'un système hydrolien à aile oscillante passive Design and optimization of a fully passive flapping foil hydrokinetic turbine Aile oscillante passive Système hydrolien Interaction fluide-structure Modélisation numérique Étude expérimentale Optimisation Fully passive flapping foil Hydrokinetic turbine Fluid-structure interaction Numerical modeling Experimental study Optimization 627.9 551.48 Hydroliennes Interaction fluide-structure Modélisation CFD Énergie hydraulique Dans un scénario de transition énergétique où la production et les grands réseaux de distribution d’électricité sont remis en cause, le potentiel de production au niveau des écoulements à faible vitesse est important et reste encore peu exploité. Cette thèse étudie un concept novateur d’hydrolienne permettant de répondre en partie à cette problématique : le système hydrolien à aile oscillante passive. Bioinspiré de la nage d’animaux aquatiques, ce dispositif de récupération de l’énergie cinétique des courants consiste en une aile décrivant des mouvements périodiques de pilonnement et de tangage, entièrement induits par les interactions fluide-structure. Une première partie du travail a porté sur la construction d’un modèle numérique permettant de reproduire fidèlement le comportement du système. Un prototype d’aile oscillante passive à échelle réduite a ensuite été conçu et testé dans un canal hydraulique. Grâce à une technique de réglage dynamique des paramètres structuraux, le système a pu être étudié expérimentalement sur une large gamme de paramètres mécaniques et hydrauliques. L’étude des performances énergétiques du prototype a permis d’identifier des conditions de fonctionnement optimales. Dans ces conditions, des rendements hydrauliques supérieurs à 30% ont été obtenus. Les résultats de ce travail de thèse permettent d’envisager maintenant l’installation d’un système hydrolien à aile oscillante passive en milieu naturel. En effet, les configurations optimales identifiées à l’échelle réduite peuvent s’étendre naturellement à des conditions hydrauliques réelles. Given the current energy transition conjuncture, where the electricity production and the electricity grid are challenged, the hydraulic potential of low current sites is relevant and remains under-exploited. In such context, this thesis studies a novel concept of an energy harvester device: the fully passive flapping foil turbine. Bioinspired from aquatic animals swimming technique, this hydrokinetic energy harvester consists of an oscillating foil describing periodic heaving and pitching motions, entirely induced by fluid-structure interactions. The first part of this thesis deals with the development of a numerical model for accurately simulating the harvester behavior. Then, a reduced scale prototype of the fully passive flapping foil has been designed and tested in a water channel. Thanks to an original dynamic tuning strategy of the structural parameters, experiments have been conducted for a wide range of configurations of the harvester. The investigation of the harvesting performances of the prototype helped identifying several optimized parameters sets. In such cases, hydraulic efficiencies as high as 30% have been reached. The main results of this thesis allow to consider a full scale fully passive flapping foil harvester in realistic conditions. As a matter of fact, the optimized cases identified for the reduced scale prototype can be naturally extended to real operating conditions. Electronic Thesis or Dissertation Text fr PDF 12568158 Université de Strasbourg Strasbourg 2020-12-31 https://theses.hal.science/tel-02520687 application/pdf 3217099 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2019/DECARVALHODUARTE_Leandro_2019_ED269.pdf http://www.theses.fr/2019STRAD038/abes https://theses.hal.science/tel-02520687 https://theses.hal.science/tel-02520687 https://theses.hal.science/tel-02520687 De Carvalho Duarte Leandro 1992-01-20 FR 243147848 https://theses.fr/2019STRAD038 2019STRAD038 https://doi.org/10.70675/60e25115z6a15z46b1z9884z6d275ededb13 2019-10-25 Mécanique des fluides Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Terfous Abdelali MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 074437585 Dumas Guy MADS_PRESIDENT_DU_JURY 136118119 Terfous Abdelali MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 074437585 Dumas Guy MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 136118119 Barre Stéphane MADS_MEMBRE_DU_JURY_3 060362952 Mosé Robert MADS_MEMBRE_DU_JURY_4 060771917 Dumas Guy MADS_RAPPORTEUR_1 136118119 Barre Stéphane MADS_RAPPORTEUR_2 060362952 École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 156504863 Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 176969721 260728 ddc:620 ddc:550 Terfous Abdelali Dumas Guy Terfous Abdelali Dumas Guy Barre Stéphane Mosé Robert Dumas Guy Barre Stéphane École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg) PDF 12568158