Modélisation des sillages éoliens - Méthode des anneaux de vorticité
Physico-chimie et Mécanique appliquées


Type de contrat
Stage
Début
Entre février et juin 2020
Durée
5 mois
Région
Ile de France
Indemn / Rém
Oui

ref R174

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de trois priorités stratégiques : mobilité durable, énergies nouvelles et hydrocarbures responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

  • l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
  • la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Partie intégrante d’IFPEN, l’école d’ingénieurs IFP School prépare les générations futures à relever ces défis.


La direction Physico-chimie et Mécanique appliquées a pour objectif principal de concevoir et développer des systèmes technologiques innovants et de contribuer au développement de produits et procédés, en cohérence avec les ambitions d’IFPEN pour la transition énergétique et la mobilité durable.

Autour des champs disciplinaires des départements et dans le cadre des projets DSTC, elle développe les connaissances, outils de calculs et moyens expérimentaux adaptés aux différents besoins pour les mettre en œuvre dans les projets appliqués.

Ces compétences, complémentaires les unes des autres, permettent d’aborder aux échelles pertinentes, l’analyse, la caractérisation et la qualification du comportement.

  • physico-chimique
    • des matériaux (métalliques, polymères, composites),
    • des fluides complexes : systèmes dispersés et/ou multiphasiques (systèmes colloïdaux, émulsions, microémulsions, mousses, suspensions…),
    • des interactions entre fluides et matériaux : adsorption, mouillabilité, perméabilité, cloquage, réactions redox...,
  • mécanique
    • des matériaux, structures et équipements technologiques,
    • des fluides en écoulement avec les potentielles interactions fluide/solides ou fluide/structures.

Modélisation des sillages éoliens - Méthode des anneaux de vorticité

Au cours des dernières années, IFP Energies nouvelles a travaillé sur la modélisation des éoliennes offshore flottantes, notamment dans les domaines de l’aérodynamique, de l’hydrodynamique et de l’aéro-élasticité. IFPEN a notamment enrichi le logiciel DeepLines en lui apportant la modélisation aérodynamique. Ce dernier permet d’utiliser des  modèles de type Blade Element Momentum, ainsi que de coupler des codes s’appuyant sur des méthodes vortex à sillage libre, plus avancées.

C’est dans le cadre des méthodes vortex que s’inscrit ce stage.

Les modèles à sillages libres, dans lesquels les sillages sont amenés à se déformer au cours du temps, sont trop consommateurs en temps de calcul pour être utilisés dans les outils de design : un problème à n-corps doit être résolu à chaque itération.

L’objectif de ce stage est d’implémenter, tester et valider une méthode alternative, tel que le modèle basé sur des anneaux de vorticité récemment proposé par J. Dong et al. Cette méthode permet de diminuer fortement le temps de calcul, mais possède aussi des limites, qui seront à prendre en considération et à évaluer au cours des travaux. Des études paramétriques à l’aide du code DeepLines WindTM seront ensuite réalisées.

Travaux à réaliser :

  • Implémentation du modèle d’anneaux de vorticité de J. Dong et al.
  • Couplage avec un modèle de sillage libre.
  • Comparaison de l’approche avec un modèle sillage libre.
  • Simulation d’une éolienne flottante avec DeepLines WindTM.

Au regard du sujet proposé, le niveau et les compétences suivantes sont demandés :

  • Niveau bac+5, ingénieur ou master 2.
  • Connaissances en mécanique des fluides et aérodynamique.
  • Connaissance des langages objets C++ et/ou Python.
  • Attrait pour le développement informatique, la recherche et l’éolien.

Durée du stage : 5 mois