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Experimental study of the wake of a wide wall-mounted obstacle on the behaviour of a marine current turbine
Dans les zones à forts courants telles que celles adaptées à l’exploitation des énergies marines renouvelables, les variations de bathymétrie creent de fortes fluctuations de vitesse. Des expériences ont montré que de larges obstacles cylindriques généraient de fortes fluctuations de vitesses, telles que celles observables en mer. Afin d’étudier les effets de ces fluctuations de chargement sur le comportement d’une hydrolienne, un dispositif expérimental a été e développé dans le bassin à circulation de l’Ifremer à Boulogne-sur-mer, en positionnant un cylindre et une turbine dans son sillage. Des mesures PIV simultanées donnent accès à la vitesse du fluide en amont de la turbine. La vitesse et les efforts sont comparés en terme de corrélation croisées, de cohérence et leur contenu spectral est étudié. Les résultats montrent que les efforts suivent les fluctuations de vitesses jusqu’à une fréquence de 1H z et les fluctuations de vitesse à basse fréquence ont plus d’impact lorsque la turbine est en fonctionnement. La cohérence entre la vitesse du fluide et la vitesse de rotation diffère de celle des chargements, probablement dû au système de contrôle de rotation de la machine.
In high flow velocity areas like those suitable for marine energy application, bathymetry variations create strong velocity fluctuations in the water column. Experiments showed that wide cylindrical obstacles generate large velocity fluctuations, like those measured at sea. In order to study the effects of these fluctuations on the turbine behaviour, an experimental set-up has been developed in the circulating tank of Ifremer in Boulogne-sur-mer by positioning a cylinder and a turbine in its wake. Simultaneous PIV measurements give access to the flow velocity upstream of the turbine. Velocity and efforts are compared in terms of cross-correlation, coherence and their spectral content is studied. Results show that the turbine loads follow velocity fluctuations until a frequency of 1H z and that low frequency velocity fluctuations have an higher impact when the turbine is in function. Coherence between fluid velocity and the rotation speed differs from coherence to the loads, probably due to the rotation control system.
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