Étude de l'écoulement autour d'une pale d'éolienne à axe horizontal

Abstract

L'objectif de ce travail est mieux comprendre les performances aérodynamiques du profil d'aile NACA0012 en utilisant une simulation numérique des équations moyennées de Navier-Stokes. La turbulence est modélisée par le modèle SST k-ω et les calculs sont effectués en deux dimensions pour un fluide incompressible en régime stationnaire. Les champs de pression autour des profils ont été évalués pour différents angles d'attaque (0°, 5°, 10°, 15° et 20°) et différentes rugosités (0, 0.3, 0.5, 1). Les coefficients de portance et de traînée, qui caractérisent les performances aérodynamiques des profils, ont également été déterminés. Les résultats montrent que la rugosité de surface réduit le coefficient de pression (Cp), avec des effets plus prononcés à des angles d'attaque élevés, perturbant ainsi le flux d'air. À faibles angles d'attaque, l'écoulement reste attaché et laminaire, tandis qu'à des angles plus élevés, il se dévie et accélère sur l'extrados, augmentant la portance mais aussi le risque de séparation et de traînée. Le coefficient de traînée (CD) augmente avec l'angle pour toutes les rugosités, particulièrement pour une rugosité élevée. La portance (CL) atteint un pic à 10° pour une surface lisse et est plus stable avec des rugosités modérées. La finesse aérodynamique (CL/CD) est optimale à 5° pour une surface lisse, diminuant à des angles plus élevés. Pour maximiser l'efficacité énergétique des éoliennes, il est crucial de minimiser la rugosité de surface, surtout à des angles d'attaque élevés.