Etude expérimentale et numérique de la vis d'Archimède utilisée en tant que turbine

La vis d'Archimède utilisée en tant que turbine est un moyen de production d'énergie renouvelable récent et en voie de développement. C'est pourquoi, la littérature à propos de ce type de turbine est pour le moment très limitée et son dimensionnement est principalement basé sur des résultats empiriques. Nous proposons ici d'étudier par l'expérimentation et par la simulation numérique sous OpenFoam, les performances hydrauliques ainsi que les caractéristiques de l'écoulement dans la vis. Les premiers résultats obtenus numériquement corroborent avec ceux déterminés expérimentalement

Hydrostatic pressure wheel for regulation of open channel networks and for the energy supply of isolated sites

The Hydrostatic Pressure Wheel is an innovative solution to regulate flow discharges and waters heights in open channel networks. Indeed, they can maintain a water depth while producing energy for supplying sensors and a regulation system. To prove the feasibility of this solution, a complete model of water depth–discharge rotational speed relationship has been elaborated. The latter takes into account the different energy losses present in the turbine. Experimental measurements achieved in IMFT laboratory allowed to calibrate the coefficients of head losses relevant for a large range of operating conditions. Once the model had been validated, an extrapolation to a real case showed the possibility of maintaining upstream water level but also of being able to produce sufficient energy for supplying in energy isolated sites. The solution thus makes it possible to satisfy primary energy needs while respecting the principles of frugal innovation: simplicity, robustness, reduced environmental impact

1d/2d porosity model for urban flood modeling

International audienc

1D/2D porosity model for urban flood modeling: case of a dense street networks

International audienc

Experimental investigation and performance analysis of Archimedes screw generator

The generation of renewable energy with Archimedes screw generators (ASG) transforming potential energy of fluid flow into mechanical energy is a growing technology suitable for low-head hydraulic sites. This paper presents an improved theoretical model linking screw performance to screw geometry and flow conditions. This model takes into account leakages, friction losses and variable fill levels. The modelled values of torques and efficiencies are in a fairly good agreement with experimental results obtained for a laboratory-scale screw. The downstream screw immersion is shown to impact ASG efficiency and an optimal immersion level is proposed. It has been found that fluid friction on the screw is not negligible. The analysis shows that a single value of the friction coefficient is suitable for modelling the screw performance under various flow conditions. The leakage phenomenon at under-filling flow conditions and friction forces in complex turbulent flows need to be further studied

Etude expérimentale et optimisation des performances hydrauliques des vis d'Archimède utilisées dans les micro centrales hydroélectriques

The potential for hydropower generation using micro-hydro plants is still under exploited in Europe. The Archimede Screw Generators are a growing technology convenient for low-head hydraulic sites. This thesis studies the hydraulic performance of this turbine. The first part of thiswork presents an experimental device using a laboratory screw scale. This device allows to test screw performance for various hydraulic conditions and geometrical parameters. A theoretical model predicting the screw performance has then been developed and validated with experimental results.The complex flows occurring within the screw are studied thanks to 3D and unsteady numerical simulations. The numerical results are validated experimentally. The insights provided on the flow structure permit to develop a new leakage model. These leakages are a major source of efficiency loss. Eventually, all these results will allow the implementation of an industrial dimensioning model.Le potentiel de production d'hydroélectricité à l'aide de micro centrales hydroélectriques est sous-exploité en Europe. L'exploitation de petites chutes d'eau, à l'aide des vis d'Archimède, est un moyen de production d'énergie renouvelable récent et en voie de développement. Cette thèse étudie les performances hydrauliques de ce type de turbine. Une première partie du travail a porté sur la mise en place d'un dispositif expérimental, à échelle réduite, permettant de tester pour des conditions hydrauliques et des paramètres géométriques variés les performances hydrauliques d'une vis d'Archimède. Un modèle théorique semi-analytique permettant de déterminer les performances de la vis a été développé puis validé à l'aide des résultats expérimentaux. Les écoulements complexes au sein de cette turbine sont étudiés par le biais d'une modélisation numérique 3D instationnaire, validée expérimentalement. La compréhension de la structure de l'écoulement a alors permis de développer un nouveau modèle théorique permettant de déterminer avec plus de précision le débit de fuite qui est à l'origine d'une perte significative de rendement. Ces résultats permettent d'envisager l'implémentation d'un modèle de dimensionnement industriel

Experimental study and performance optimization of Archimedean screw turbine used in micro hydroelectric plants

Le potentiel de production d'hydroélectricité à l'aide de micro centrales hydroélectriques est sous-exploité en Europe. L'exploitation de petites chutes d'eau, à l'aide des vis d'Archimède, est un moyen de production d'énergie renouvelable récent et en voie de développement. Cette thèse étudie les performances hydrauliques de ce type de turbine. Une première partie du travail a porté sur la mise en place d'un dispositif expérimental, à échelle réduite, permettant de tester pour des conditions hydrauliques et des paramètres géométriques variés les performances hydrauliques d'une vis d'Archimède. Un modèle théorique semi-analytique permettant de déterminer les performances de la vis a été développé puis validé à l'aide des résultats expérimentaux. Les écoulements complexes au sein de cette turbine sont étudiés par le biais d'une modélisation numérique 3D instationnaire, validée expérimentalement. La compréhension de la structure de l'écoulement a alors permis de développer un nouveau modèle théorique permettant de déterminer avec plus de précision le débit de fuite qui est à l'origine d'une perte significative de rendement. Ces résultats permettent d'envisager l'implémentation d'un modèle de dimensionnement industriel.The potential for hydropower generation using micro-hydro plants is still under exploited in Europe. The Archimede Screw Generators are a growing technology convenient for low-head hydraulic sites. This thesis studies the hydraulic performance of this turbine. The first part of thiswork presents an experimental device using a laboratory screw scale. This device allows to test screw performance for various hydraulic conditions and geometrical parameters. A theoretical model predicting the screw performance has then been developed and validated with experimental results.The complex flows occurring within the screw are studied thanks to 3D and unsteady numerical simulations. The numerical results are validated experimentally. The insights provided on the flow structure permit to develop a new leakage model. These leakages are a major source of efficiency loss. Eventually, all these results will allow the implementation of an industrial dimensioning model

Etude expérimentale et numérique de la vis d'Archimède utilisée en tant que turbine

International audienceLa vis d'Archimède utilisée en tant que turbine est un moyen de production d'énergie renouvelable récent et en voie de développement. C'est pourquoi, la littérature à propos de ce type de turbine est pour le moment très limitée et son dimensionnement est principalement basé sur des résultats empiriques. Nous proposons ici d'étudier par l'expérimentation et par la simulation numérique sous OpenFoam, les performances hydrauliques ainsi que les caractéristiques de l'écoulement dans la vis. Les premiers résultats obtenus numériquement corroborent avec ceux déterminés expérimentalement