Depuis maintenant près de trois décennies, beaucoup d'efforts continuent d'être déployés à travers le monde afin d'étudier la turbine à pale oscillante (Oscillating-Foil Turbine, OFT), une technologie novatrice d'extraction de puissance des cours d'eau. Avec l'avancement des recherches à son égard, son potentiel devient toujours de plus en plus prometteur, en particulier pour sa configuration complètement passive (Fully-Passive OFT, FP-OFT). Le présent mémoire présente la suite des recherches au sujet de cette dernière, dont le but est de calculer, par le biais d'analyses paramétriques, l'efficacité et le coefficient de puissance (les deux métriques de performance utilisées pour l'optimisation) de deux concepts novateurs intimement liés :​ la turbine à pale oscillante complètement passive sur un bras pivotant en configurations simple (FP-OFT on a Swinging Arm, FP-OFT-SA) et tandem (FP-OFT-SA in Tandem configuration, FP-OFT-SAT).

La première étude, réalisée à l'aide de simulations numériques d'écoulements (Computational Fluid Dynamics, CFD) et modélisée à l'aide de la méthode URANS (Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes) bidimensionnelle avec le modèle de turbulence de Spalart-Allmaras, consiste en la vérification des effets des paramètres structuraux de la FP-OFT sur rails, qui utilise un mouvement de pilonnement linéaire, lorsque ces paramètres sont appliqués à une pale placée à l'extrémité d'un bras pivotant. Huit configurations sont analysées :​ lorsque la pale est placée en amont ou en aval du bras pivotant, ceci lorsqu'un système de transmission de puissance est utilisé ou non et lorsque le mécanisme d'instabilité hydrodynamique est celui de flottement de couplage ou de flottement de décrochage. Cette analyse paramétrique s'intéresse particulièrement aux effets, sur l'efficacité et le coefficient de puissance, que présente la longueur du bras pivotant dans ces huit configurations. De cette étude est ressortie une configuration offrant un coefficient de puissance de 1.57 et près de 55% d'efficacité et, soit des améliorations relatives d'environ 11% et 7% respectivement, par rapport au coefficient de puissance et à l'efficacité de la configuration sur rails étudiée par le passé.

Puis, à la lumière des résultats de cette première étape, les paramètres structuraux, originaux ou optimisés selon le cas, sont repris afin d'étudier la FP-OFT sur un bras pivotant en configuration tandem, où chaque extrémité du bras pivotant est maintenant dotée d'une pale. Cette seconde étude, toujours en CFD URANS 2D, s'intéresse, pour une longueur de bras fixe, à l'optimisation des paramètres afin d'obtenir la meilleure efficacité et le meilleur coefficient de puissance en obtenant un système où les deux pales travaillent de concert pour créer un mouvement cyclique de la turbine. Dans cette nouvelle configuration, n'ayant plus de notion de position en amont ou en aval de la pale par rapport au bras, quatre versions ont été étudiées :​ lorsqu'un système de transmission de puissance est utilisé ou non et lorsque le mécanisme d'instabilité hydrodynamique est celui de flottement de couplage ou de flottement de décrochage. L'une de ces configurations a permis d'obtenir un coefficient de puissance de 1.46 et une efficacité globale de près de 75%, supplantant à la fois l'efficacité de la configuration sur rails et celle de la FP-OFT-SA d'environ 47% et 36%, respectivement.

De ces deux études, de nouveaux résultats prometteurs illustrent, encore une fois, l'intéressant potentiel de la turbine à pale oscillante complètement passive.

For nearly three decades, much effort continues to be deployed worldwide to fine-tune the oscillating-foil turbine (OFT), a novel technology to extract power from water flows. With the advancement of research on the subject, its potential becomes ever more promising, especially for its fully-passive configuration (Fully-Passive OFT, FP-OFT). This thesis presents the continuation of the research on the latter, with the aim of calculating, through parametric analyses, the efficiency and the power coefficient (the two performance metrics used for optimization) of two closely linked novel concepts:​ the fully-passive oscillating-foil turbine on a swinging arm in single (FP-OFT on a Swinging Arm, FP-OFT-SA) and tandem (FP-OFT-SA in Tandem configuration, FP-OFT-SAT) configurations.

The first study, carried out using computational fluid dynamics (CFD) and modelled using the bidimensional unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes (URANS) method using the SpalartAllmaras turbulence model, consists in verifying the effects of the structural parameters of the FP-OFT on rails, which uses a linear heave motion, when these parameters are applied to a foil placed at the end of a swinging arm. Eight versions of this configuration are analyzed:​ when the foil is placed upstream or downstream of the swinging arm, when a power transmission system is used or not and when the hydrodynamic instability mechanism is the coupled-flutter or stall-flutter instability. This parametric analysis focuses on the effects of the length of the swinging arm on the efficiency and the power coefficient in these eight configurations. From this study was obtained a configuration yielding a power coefficient of 1.57 and an efficiency value near 55%, relative improvements of about 11% and 7% with respect to the power coefficient and the efficiency value of the railed configuration studied in the past.

Then, from the results of this first step, the structural parameters, original or optimized as the case may be, are taken up again to study the FP-OFT on a swinging arm in tandem configuration, where each end of the swinging arm is now fitted with a foil. This second study, still using 2D URANS CFD, focuses, for a fixed arm length, on optimizing the parameters in order to obtain the best efficiency and power coefficient by obtaining a system where the two foils work together to create a cyclic movement of the turbine. With no longer any notion of upstream or downstream position of the foils in relation to the arm, four versions have been studied:​ when a power transmission system is used or not and when the hydrodynamic instaiv bility mechanism is the coupled-flutter or stall-flutter instability. One of these configurations yielded a global power coefficient of 1.46 and an efficiency value near 75%, supplanting both the railed FP-OFT and the FP-OFT-SA efficiency values by about 47% and 36%, respectively.

From these two analyzes, promising new results illustrate, once again, the interesting potential of the fully-passive oscillating-foil turbine.