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Les turbines hydrauliques de type BANKI ou THOMWATTS sont des machines très simples et économiques à fabriquer. Elles permettent ainsi, dans un contexte où les prix de l’énergie augmentent, d’exploiter des ressources jusqu’alors non utilisées car peu rentables. On peut en particulier citer le turbinage des débits réservés de barrages, les effluents industriels sur certain s sites, les sorties de stations d’épuration et plus généralement toutes les situations pour lesquelles on dispose d’un débit pouvant aller de 50l/s à 2m3/s sous des chutes comprises entre 1,3 et 10m. On peut rajouter que ces machines peuvent aussi être utilisées sur des supports flottant au sein d’anciens marais salant pour devenir des génératrices marémotrices (maréliennes).
Une autre application possible de cette technologie de turbines consiste en la génération d’énergie à l’échelle de la nano-hydro (puissance de l’ordre de 10mW à 1W). Dans ce cas, les machines sont de toute petite taille (entre 15 et 20mm de diamètre) et sont installées sur des circuits hydrauliques afin d’alimenter des compteurs de débit autonomes en énergie.
Le LEGI mène depuis plusieurs années des recherches sur ces machines. Un partenariat très étroit a été établi avec l’entreprise THOMSEA qui est en train de finaliser la mise sur le marché des turbines THOMWATTS pour des applications en mini hydraulique. La photo ci -dessous montre, à titre d’exemple, un prototype qui a été testé dans un marais salant.
De plus, un autre partenariat a été noué avec l’entreprise HYDRAO afin de développer une nano-turbine pour l’alimentation des compteurs autonomes. Cette machine sera basée sur la technologie des turbines BANKI.
Le sujet du stage de master 2 proposé ici va consister à effectuer des simulations numériques (CFD) de l’écoulement au sein d’une machine BANKI encapsulée dans une conduite et cela en taille nano -hydro.
Les calculs seront effectués avec le code de calcul OPENFOAM en utilisant une modélisation URANS avec des modèles de turbulence au 1er ordre (k- et/ou k-ωSST). Les calculs devront prédire avec la plus grande précision possible les performances de la machine en fonction des différentes conditions de fonctionnement. De plus, une analyse de l’écoulement obtenu au sein de la machine devra permettre de proposer des améliorations de design pour aller vers des versions améliorées. Les résultats numériques obtenus seront confrontés à des résultats expérimentaux obtenus sur le banc d’essai du LEGI et dont les données seront mises à la disposition du stagiaire à des fins de comparaison.
Il est envisagé de proposer, si le fonctionnement du stage de Master 2 s’avère satisfaisant, une prolongation en thèse CIFRE, concernant principalement l’application en mini-hydraulique.