Vertus du couplage entre un drapeau et un oscillateur masse-ressort (Emmanuel Virot , UPMC-D'Alembert)

En flottant, les drapeaux puisent continument de l’énergie cinétique du vent et produisent des oscillations périodiques. Les drapeaux sont par conséquent des candidats naturels pour la conversion d'énergie éolienne.

Dans un premier temps, nous étudierons les efforts qui s’appliquent sur le mât de drapeaux flottants en soufflerie. Un modèle de drapeau résolu numériquement par une méthode de Galerkin nous montrera que lors des transitions entre les régimes de flottement (caractérisés par une modification du nombre de noeuds de vibration), le moment appliqué au mât chute fortement du fait de la diminution de la courbure au bord d'attaque du drapeau.

Dans un second temps, le mât du drapeau est lui-même un oscillateur d’inertie et de raideur paramétrable. Nous constaterons alors un couplage fort (de type résonance) entre le mouvement du drapeau et celui du mât, ainsi qu'un curieux phénomène d’accrochage fréquentiel. Nous montrerons que le nombre de “raideur-amortissement” pilote le couplage. Notamment, nous paramétrerons un dispositif qui génère des rotations de 80° crête-à-crête à des vitesses de vent de l’ordre de 10 m/s.