Modélisation numérique de l'interaction entre un écoulement diphasique et un profil de turbine hydroélectrique aéré

This work attempts to propose a method for solving two-phase flows around a profile from an hydroelectric turbine, in order to determine the forces that results from the flow. In order to do so, we review the different methods of resolution for two-phase flows, the different models of interaction between phases and the adequate turbulence model. The solving method is then tested using experimental cases, and the impact of the different interaction models is asserted. Keywords: CFD, two-phase flows, Eulerian-Eulerian, hydroelectricity.

Résumé

Aujourd'hui encore, la production d'énergie représente la première source d'émissions de gaz à effets de serre dans l'atmosphère. Ce constat pousse nos sociétés à devoir repenser la manière dont elle produit l'électricité, pour s'orienter vers des solutions plus propres, avec notamment les énergies renouvelables. Dans ce contexte, le développement de technologies pour limiter l'impact des installations de production d'énergies renouvelables est un défi capital pour les ingénieurs d'aujourd'hui et de demain. Ce travail s'inscrit dans cette lignée, avec pour objectif de proposer des méthodes de résolution pour les écoulements diphasiques sur des profils de turbine en condition d'aération pour pouvoir obtenir les efforts qui s'exercent dessus. Pour ce faire, nous présenterons les différents modèles d'interaction entre phases dans un tel écoulement ainsi que les modèles de turbulence utilisés pour la résolution. Le modèle de turbulence est validé sur des cas expérimentaux, et l'impact des différents modèles d'interaction est évalué. Mots-clés : CFD, écoulements diphasiques, Euler-Euler, hydroélectricité.