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Mécanique appliquée

Les GPU aident les éoliennes à prendre le large

Depuis plusieurs années, IFPEN s’est lancé dans l’aventure de l’éolien flottant et a développé dans ce cadre l’outil de simulation DeepLines Wind™, en partenariat avec la société Principia (1).
  

DeepLines Wind™

Ce logiciel permet de calculer, de manière couplée, les chargements hydrodynamiques sur le support flottant et ses ancrages, ainsi que les efforts aérodynamiques qui s’exercent sur les pales. C’est l’estimation de ces derniers qui fait l’objet du module Wind, récemment développé par IFPEN et ajouté à l’outil initial DeepLines (cf. figure).

La plupart des méthodes de dimensionnement aérodynamique pour l’éolien utilisent des approches analytiques reposant sur la méthode Blade Element Momentuma. Pour valider ces approches, une méthode lagrangienne de type vortex a été développée(2).

Pour cela, la résolution d’un système d’équations (problème à N-corpsb) est nécessaire, ce qui mobilise la quasi-totalité du temps de calcul global. Pour le diminuer, la partie « critique » du calcul a été reportée sur les GPU (Graphical Processing Units) en utilisant le langage spécifique CUDAc. Ceci a substantiellement réduit les temps de calcul, de un à deux ordres de grandeur, rendant ainsi le code opérationnel au quotidien.

Pour poursuivre dans cette voie d’optimisation, des solutions de type Fast Multipole Method pourraient permettre un gain supplémentaire (d’un ordre de grandeur) sur le coût de calcul.

 

a- Méthode basée sur la loi du disque actif et sur une approche « élément de pale » permettant le calcul des forces sur les pales d’éoliennes.
  
b- Problème consistant à résoudre les interactions entre N-corps interagissant suivant une loi physique.
  
c- Compute Unified Device Architecture.

 

Contact scientifique :   frederic.blondel@ifpen.fr

Article paru dans Science@ifpen n° 33 - Juin 2018

Publications

  1. Cédric Le Cunff, Jean-Michel Heurtier, Loïc Piriou, Christian Berhault, Timothée Perdrizet, David Teixeira, Gilles Ferrer et Jean-Christophe Gilloteaux, Fully Coupled Floating Wind Turbine Simulator Based on Nonlinear Finite Element Method: Part I — Methodology, ASME 2013 32nd International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering, Volume 8: Ocean Renewable Energy
    Nantes, France, 9–14 juin 2013
    >> Doi:10.1115/OMAE2013-1078
       
  2. Timothée Perdrizet, Jean-Christophe Gilloteaux, David Teixeira, Gilles Ferrer, Loïc Piriou, Delphine Cadiou, Jean-Michel Heurtier et Cédric Le Cunff, Fully Coupled Floating Wind Turbine Simulator Based on Nonlinear Finite Element Method: Part II — Validation Results, ASME 2013 32nd International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering, Volume 8: Ocean Renewable Energy
    Nantes, France, 9–14 juin 2013
    >> Doi:10.1115/OMAE2013-10785
        
  3. Frédéric Blondel, Gilles Ferrer, Marie Cathelain et David Teixeira, Improving a BEM Yaw Model Based on NewMexico Experimental Data and Vortex/CFD Simulations, 23e Congrès Français de Mécanique
    Lille, 28 août-1er septembre 2017
    >> Télécharger le fichier .pdf

  


 

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