L’été 2014, c’est le début de mon projet en CFD dans les locaux de Polytechnique de Milan, l’université phare de l’Italie. Je viens de terminer 3 ans à l’Ecole Centrale (2011 – 2014). Mes 2 ans de tronc commun (2011 – 2013) et mon année de spécialité en Énergétique et Propulsion (2013 – 2014) pendant lesquelles j’avais assimilé les bases très solides qui allaient me permettre d’emboiter très rapidement et profondément dans la compréhension de la Simulation Numérique appliquée à la Mécanique des Fluides (c.a.d la CFD) et de son intégration dans un travail de Recherche qui reste somme toute, aujourd’hui, quelque chose que l’on dit d’un niveau ultra haut.
Ce projet à Polimi, qui était une Thèse de Master que j’avais commencé à l’époque de cet été 2014, devait s’étaler sur l’année scolaire 2014 – 2015 et aboutir à l’issue de celle-ci. Cependant en réalité elle dura plusieurs années, c’est à dire plus longtemps que prévu car le travail en recherche dans le domaine de la CFD que l’on m’avait confié m’avait en réalité beaucoup plus captivé que je l’avais initialement prévu. Il est vrai que je m’étais surpris à commencer à aimer ce que je faisais et cela même dans le vis-à-vis professionnel que représentait les travaux que j’accomplissais et réalisais. Ce qui quelque part est rare dans la société, « d’aimer son travail ».
Ainsi d’une manière tout à fait personnelle et pour plusieurs raisons je m’étais mis à aimer ce que je faisais. Et l’une de ces raisons était que pour la première fois dans mon histoire personnelle, je me retrouvais jour après jour de plus en plus sur un pied d’égalité avec mes professeurs, ainsi que la population cosmopolite de doctorants polytechniciens en compagnie desquels je réalisais mon projet. J’étais en réalité bien forcé de constater, et cela dans les pratiques très rythmés de mon quotidien, que dans l’environnement d’ultra haut niveau dans lequel je m’étais retrouvé, l’ingénieur Centralien que j’étais se révélait finalement vraiment trop loin d’être largué, et cela à un quelconque niveau, pour pouvoir se permettre de perdre espoir sur un quelconque plan … Et en plus de cela, par exemple, je m’étais également en particulier plu à me trouver de plus en plus autonome dans les domaines extrêmement pointus de l’Informatique Simulative appliquée à la Physique de pointe qu’est la CFD, et qui me donnait dès lors en réalité les moyens de répondre désormais pleinement à mes propres questions et interrogations, en tout cas celles qui concernent les plans scientifiques. Car une fois que j’eus acquis les bonnes méthodes et les techniques de la CFD et cela à l’ultra haut niveau avec lequel j’avais commencé à les appréhender puis à les maîtriser, je me suis bien rendu compte que je disposais désormais d’un véritable laboratoire d’expérimentations physiques, multi-fonction, polyvalent et extrêmement puissant et cela tout simplement à l’intérieur de mon ordinateur personnel. Je n’ai donc pas compté le temps que j’y ai passé dessus dès lors … Et qui n’aurait d’ailleurs pas saisi une telle opportunité ?
Mais revenons à nos moutons, en cet été 2014, je suis un des seuls français du département de recherche dans lequel je réalise mes travaux, entouré d’Italiens pendant le contexte de la Coupe du Monde de Football 2014. Un bel ordinateur permettant de réaliser des calculs de Mécanique des Fluides Numérique m’est confié.
Pendant une de ces très chaudes après-midi de cet été Milanais, mon voisin de poste de travail et collègue Italien, aspirant à une position plus confortable sur son siège, se redresse sur sa chaise et comme en plein milieu d’un match de football, il allonge son pied comme pour mettre un but …
Et oui c’est le but ! Mon unité centrale est touchée, du bout de son pied elle s’est écroulée sur le sol. Et un ordinateur de moins. Mais ce n’est pas lui qui l’a touché … A qui l’arbitre va octroyer le carton ? Je suis tout nouveau dans cette université, je ne connais encore ni les étudiants, ni les professeurs et personne ne parle ma langue mais me voilà à devoir restituer un ordinateur devenu inutilisable. Je comprends assez vite que si je voulais un autre ordinateur fonctionnant aussi bien que le précédent je pouvais toujours me gratter. Je poursuis donc mes travaux avec mon vieil ordinateur portable acheté 4 ans auparavant.
Pendant ce projet j’avais voulu montrer que l’ingénieur que j’étais, et que je suis encore aujourd’hui, pouvais déjà à cette époque faire du très bon travail. Enfin du très bon que dis-je ? De l’excellent travail ! Alors même que pourtant je n’avais, entre mes mains, que et seulement que du matériel précaire et rien de plus que ça.
Du matériel précaire ? Oui et c’est bien pour le dire le cas : un vieil ordinateur portable Acer Aspire avec ses 4 Go de Ram et son processeur Intel Core i3 330M et sa technologie de double cœurs rythmés et cadencés à une vitesse d’horloge qui n’avait d’égal que sa vitesse de pointe de 2,13 GHz, et cela quand tout allait bien, évidemment. Mais pour moi c’était donc l’heure de vérité, c’était désormais mon talent qui devait s’exprimer, et cela avec une différence tellement plus haute que celle à laquelle mes moyens matériels pouvaient désormais s’exprimer eux-même … Et en plus de cela, je ne m’étais servi également seulement et simplement que de logiciels gratuits (OpenSource et Logiciels Libres). Car je n’avais pas encore les moyens pour faire autrement.
Je réalisais et accomplissait en ces travaux de Thèse ainsi la mise en œuvre d’une réussite qui nécessitait des talents hors du commun, en comparaison à ce que l’on m’avait initialement donné pour les réussir, mais réussite que j’allais pouvoir en contre-partie pousser dans les extrêmes. Avais-je besoin de me prouver également à moi-même tout cela ? Au bout du compte je dirai vraiment que c’est tout de même le cas …
Et toutes ces choses, j’ai réellement réussi à les faire …
Le département de recherche dans lequel j’ai réalisé mon travail de Thèse, se trouve au sein de l’Université Politecnico di Milano, et s’appelle l’Internal Combustion Engine Group. La spécialité de ce groupe est d’étudier des problèmes physiques multidimensionnels et de les résoudre par la méthode des volumes finis par le biais de simulations avec le logiciel OpenFOAM(R) technology. Ce que j’ai appris à faire à travers la réalisation de ma Thèse dont le sujet est le suivant :
Évaluation de la puissance délivrée par une éolienne à axe vertical à différentes vitesses de vent, par le biais de la mécanique des fluides numérique. Propositions d’améliorations et d’innovations en ce qui concerne la performance énergétique du système de l’éolienne par la compréhension de ses différentes mécaniques tourbillonnaires internes.
L’éolienne que j’ai étudiée est physiquement présente dans les laboratoires de Politecnico di Milano. Elle est étudiée expérimentalement dans une grande soufflerie. Et pourtant les champs d’écoulement à travers une éolienne à axe vertical sont encore loin d’être compris dans leur ensemble par les acteurs du domaine de l’éolien. Parce que trop complexes. A la différence de l’écoulement qui traverse une éolienne à axe horizontal qui est moins influencé par les tourbillons et qui donc se ramène à la résolution de problèmes plus simples.
Les études passées sur le sujet bloquaient en général à des niveaux très embryonnaires, ce qui ne permettait pas une réelle compréhension des écoulements en question. Le besoin d’analyses numériques précises sur le sujet permettant une compréhension plus poussée de ces écoulements très spécifiques se faisait alors sentir. J’ai donc saisi l’opportunité et j’ai lors de mes travaux de Thèse proposé un début essentiel de compréhension de la grande complexité des perturbations qui se produisent au cœur de l’éolienne à axe verticale.
La compréhension plus poussée que j’apporte permet de concevoir des nouveaux designs mieux adaptés et plus performant en ce qui concerne la géométrie du rotor. C’est à ce niveau que mes travaux de thèse se situent réellement et apportent un début d’innovation, par le prix d’environ 3 ans de travail à de multiples niveaux démontrant de multiples compétences. Si vous êtes donc intéressé par l’amélioration des performances de tout type d’Éolienne à Axe Vertical, se basant sur l’amélioration intelligente de son aérodynamisme, amélioration qui fait vraiment entrer en jeu la compréhension de ses phénomènes tourbillonnaires, vous pouvez me contacter, car j’ai déjà réalisé une étude approfondie et aboutie sur le sujet avec des résultats ponctués.
L’une des très grandes particularités de l’éolienne à axe vertical est que ses pales travaillent avec un angle d’attaque oscillant menant à des décrochages dynamiques, affectant à la fois le sillage de celle-ci et les tourbillons de Prandtl qui sont émis en bout de pale. Jusqu’à maintenant plusieurs études ont été réalisées par des chercheurs de Politecnico di Milano sur les éoliennes à axe vertical. Des études expérimentales et aussi des études numériques. Deux études semblaient en accord, mais pour l’instant, plutôt à défaut de trouver mieux sur la question, que les phénomènes de tourbillons de Prandtl, possédaient le rôle clé particulier en ce qui concerne la prédiction des performances de l’éolienne en question. Cependant lors de mon étude j’ai trouvé que ce compte rendu ne décrivait pas la totalité des écoulements qui traversent les éoliennes à axe verticale au point d’occulter l’action d’autres tourbillons plus transversaux.
Mon étude de Thèse décrit très bien le phénomène en question. Je propose à travers celle-ci une compréhension des actions des tourbillons, pas seulement ceux de Prandtl, et j’en caractérise également un certain phénomène d’actions mutuelles très important, pas encore découvert avant la réalisation de mes travaux de Thèse. J’ai pu l’identifier comme jouant un rôle significatif dans la performance des pales de l’éolienne. Et j’ai en plus de cela également identifié un connecteur qui relie la performance de l’Éolienne et de son couple avec la formation périodique d’un certain type de ses tourbillons, que l’on peut reconnaître dans ses écoulements et qui n’avait pas non plus été remarqué jusqu’à lors. J’ai donc ainsi identifié et relevé plusieurs leviers d’amélioration de la performance à l’intérieur des Éoliennes à Axe Verticale qui sont tout à fait combinables entre eux … Et qui concernent les régimes de rotation de tout type de VAWT.
Les travaux de simulation que j’ai réalisés pendant mon projet et qui sont rapportés dans mes Travaux de Thèse expriment la convergence de multiples sciences variées telles qu’elles sont enseignées dans les écoles d’ingénieur, et en particulier à l’Ecole Centrale de Nantes. Cela rejoint parfaitement la philosophie de l’Ecole qui veut placer l’ingénieur généraliste, au cœur de l’évolution, par sa nature et sa capacité à innover au travers d’un environnement pluridisciplinaire. La maîtrise coordonnée de ces différentes sciences m’a permis une compréhension beaucoup plus globale des problèmes abordés, et m’a laissé un levier d’innovation plus grand que j’ai su saisir à plusieurs niveaux …