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Réduire les vibrations dues au vent pour les ponts et les pales d'éolienne

L'augmentation de la longueur des ponts suspendus et des pales d'éolienne les rend plus vulnérables aux vibrations et instabilités causées par le vent. Un projet financé par l'UE a étudié les moyens de répondre au mieux à ce problème.
Réduire les vibrations dues au vent pour les ponts et les pales d'éolienne
Les pales d'éolienne sont de plus en plus longues, et elles sont fabriquées à partir de matériaux plus légers et plus flexibles, ce qui les rend sujettes aux flottements et aux tremblements. Le flottement aérodynamique est causé par des effets d'amortissement négatifs, qui peuvent survenir avec des vents suffisamment élevés, tandis que le tremblement est provoqué par les turbulences ou autres dérèglements tels que les sillages dans le champ de vent entrant.

Ces phénomènes peuvent être une source significative de dommages par usure et nuire au fonctionnement des structures. Le projet ACTAGREEN (Aeroelasticity control for transportation and green energy) a ainsi été lancé pour rechercher des techniques communes pour analyser et éliminer les oscillations induites par le vent dans les grandes structures flexibles de génie civil.

L'initiative a combiné expertise en mécanique, en aérodynamique et en contrôle et a commencé par l'étude des limites et du potentiel des volets de bord d'attaque et de fuite pour la suppression des instabilités aéroélastiques. Les résultats ont montré que même si la stabilisation du système peut être obtenue relativement simplement, il est sensible aux vitesses de vent au-delà de la vitesse de divergence torsionnelle.

Ce résultat important fixe une limite qualitative et une référence pour la performance de tous les contrôleurs utilisant des ailerons de bord d'attaque et de fuite. Dans le cas de ponts à longue portée, il a également été observé qu'il était possible d'augmenter de manière significative les performances de la structure en fixant des volets contrôlables sur le tablier sur un tiers de la longueur totale de la travée principale.

Des essais en soufflerie ont été effectués pour confirmer les résultats numériques, montrant que les volets de bord d'attaque et les volets de bord contrôlés étaient efficaces pour stabiliser le pont. De plus, l'utilisation de systèmes passifs, qui ne nécessitent pas d'alimentation en énergie, a permis de concevoir un nouvel amortisseur à masse Flap Mass Damper (FMD), qui absorbe l'énergie de la structure vibrante.

Les chercheurs ont également montré que la «strip theory» (selon laquelle les forces aérodynamiques sur une section donnée ne dépendent que du champ de flux sur cette section) peut être appliquée à des ponts en suspension à longue portée, quelle que soit l'échelle des turbulences. Ces résultats sont également intéressants pour les ailes et les pales de rotor.

Le projet ACTAGREEN sera bénéfique pour la conception des ponts et le secteur de la construction, ainsi que pour l'industrie des éoliennes. Il sera également utile pour les citoyens de l'UE qui bénéficieront d'une mobilité moins coûteuse et d'une énergie éolienne moins chère. Le travail mené dans le cadre du projet a également des applications dérivées importantes pour le contrôle fluido-dynamique d'autres structures souples utilisées au sein d'un champ de flux flexible.

Informations connexes

Mots-clés

Flottement, tremblement de vent, pale d'éolienne, ACTAGREEN, aéroélasticité, amortisseur à masse des volets
Numéro d'enregistrement: 191095 / Dernière mise à jour le: 2017-02-15