Experimental study of bathymetry variation effects on a cross-flow water turbine

Significant vortex shedding are generated in the wake of bathymetric variations encountered in tidal energy sites. In this work, we experimentally study the impact of these energetic structures on the behaviour of a ducted twin counter-rotating vertical axis turbine. To this end, a 1/20 scale model of the 1MW rated demonstrator developed by HydroQuest is placed in the wake of various obstacles on the bottom of Ifremer’s wave and current flume tank. Under these conditions, the tidal turbine is subjected to the regular impact of vortex structures emitted in the wake of the obstacle. The results show that the mean value of the power and drag coefficients applied to the tidal turbine decrease in the wake of the obstacles due to the slowing down of the flow (respectively by 41 and 25%). The fluctuations of these quantities increase significantly regardless of the position considered (respectively by a factor of 2.8 and 1.8). These effects must therefore be taken into account for the turbine design.D’importants détachements tourbillonnaires sont générés dans le sillage de variations bathymétriques rencontrées dans les sites hydroliens. Dans ce travail, nous étudions expérimentalement l’impact de ces structures sur le comportement d’une hydrolienne carénnée à double axe vertical à double rotors contrarotatifs. Dans ce but, un modèle à l’échelle 1/20`eme du démonstrateur de 1MW développé par HydroQuest a été placé dans le sillage de différents obstacles posés au fond du bassin à houle et courant de l’Ifremer. Dans ces conditions, l’hydrolienne est soumise à l’impact régulier de structures tourbillonnaires émises dans le sillage de l’obstacle. Les résultats montrent que les valeurs moyennes des coefficients de puissance et de traînée appliqués sur l’hydrolienne diminuent dans le sillage des obstacles du fait du ralentissement de l’écoulement (respectivement de 41 et 25%). Les fluctuations de ces quantités augmentent quant à elles significativement quelle que soit la position considérée (respectivement d’un facteur 2.8 et 1.8). Ces effets doivent donc être pris en compte pour le dimensionnement des machines