Modélisation physique des interactions Fluide/Solide en milieu marin

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1 Modélisation physique des interactions Fluide/Solide en milieu marin Fluid/Solide interaction modelling in the marine environment Séminaire franco-britannique sur les énergies marines 19 et 20 janvier 2006 Jérôme Brossard Elie Rivoalen Laboratoire de Mécanique, Physique et Géosciences LMPG

2 Laboratoire de Mécanique, Physique et Géosciences Laboratoire de recherche de l université du Havre 25 enseignants chercheurs education and research 12 doctorants Phd students dont 12 personnes travaillent dans le domaine de l hydrodynamique marine : 12 of whom are working on marine hydrodynamics : transport de sédiments sediment transport action de la houle sur les structures wave-structure interactions

3 PLAN Plan of the presentation problèmes de mécanique des fluides associés aux systèmes de récupération d énergie marine About the fluid mechanics in relation to exploiting marine energies outils de recherche et exemples de travaux au LMPG Investigation methods and researchs of the LMPG comment le LMPG et ses partenaires peuvent participer aux recherches sur les énergies marines How the laboratory and its partners can take part in investigating marine energies

4 Quelques problèmes de mécanique des fluides liés aux dispositifs d exploitation de l énergie marine About the fluid mechanics in relation to exploiting marine energies Aucun système n est purement passif! no system is 100% passive réflexion des vagues wave reflexion production de vagues wave radiation Pelamis, Ocean Power Delivery (OPD) agitation de la surface added free surface agitation

5 génération de tourbillons production of vortices interaction avec la surface libre interaction with the free surface wave propagation horizontal plate interaction avec les fonds marins interaction with the bedform champ de vitesses moyennes flow averaged over one period

6 sillage d éolienne wake vortices behind wind turbine sur l agitation de la surface? On the free surface agitation Photo 1997 Laboratoire national de Risoe et pour une hydraulienne quel est l impact des tourbillons. For tidal energy converter, what is the effect of the vortices? sur les fonds marins? on the bedform? MCT Ltd 2003

7 la somme des causes la somme des effets! adding causes does not imply adding effects exemple type : ferme d hydrauliennes tidal generator farm interactions hydrodynamiques hydrodynamic interactions impact sur l environnement impact on the environment

8 Nos moyens d investigation investigation methods Moyens expérimentaux experimental facilities canaux à houle : 35m x 0.9m x 1.2m wave flumes 10m x 0.5m x 0.6m 10m x 0.3m x 0.3m canal à courant : 5m x 0.3m x O.6m current flume vélocimètre Doppler laser laser Doppler velocimetry moyens de visualisation et de traitement d images visualisation and image processing

9 Nos moyens d investigation Méthodes numériques numerical methods Modélisation des quantités «qu on ne trouve pas partout» dans l écoulement : sillage tourbillonnaire Vortex Method. modélisation des interfaces - Smoothed Particle Hydrodynamics #grande déformation de la surface libre #interaction houle sédiment multiphasique Problèmes instationnaires Prise en compte de l évolution continue en fonction du temps de : la houle structures mobiles (corps flottants, voilures tournantes,.) déformation des fonds marins

10 Nos travaux en mécanique des fluides our research on fluid mechanics analyse des écoulements (associés à la houle) : analysis and physical modelling of flows (in relation to sea waves) mesure de surface libre par effet Doppler free surface measurements by Doppler effect A2 réf./a1 réf A2 réf. /A1 réf. 0.8 Rexpé d/l Rexpé.

11 Nos travaux en mécanique des fluides our research on fluid mechanics Ecoulements tourbillonnaires flows with vortices Modélisations numériques numerical modelling by vortex method Sillage tourbillonnaire d une cheminée industrielle. L information (position et intensité) est contenue dans chaque particule. (Jet Simulation of a 3D round jet Chimney flow)

12 Nos travaux en mécanique des fluides our research on fluid mechanics Ecoulements tourbillonnaires flows with vortices Modélisations numériques numerical modelling by vortex method calcul dynamique du champ de pression et du sillage tourbillonnaire de la voilure de Groupama II K-EPSILON (Modelling of non-stationary flow around the sails of boat)

13 Nos travaux en mécanique des fluides our research on fluid mechanics Ecoulements tourbillonnaires flows with vortices Comparaison expérimental-numérique : comparison between experimental and numerical results expérimental propagation wave propagation numérique

14 M2C université de Caen Notre réseau de collaboration dans le domaine de l hydrodynamique marine Réseau d HYdrodynamique NOrmand (RHYNO) université du Havre université de Rouen INSA de Rouen Bassin d Essai des Carènes (D.G.A.) soutien de la Région Haute Normandie CRIHAN : centre de calcul, Région Haute Normandie IRENAV, Ecole Navale, Brest our marine hydrodynamics network

15 Comment le laboratoire et ses partenaires peuvent participer aux investigations sur les énergies marines? How the laboratory and its partners can take part in investigating marine energies : hydrauliennes (tidal turbines) : rendement : problème de propulsion efficiency, propulsion sillages tourbillonnaires wake vortices effets des vagues wave effects

16 Comment le laboratoire et ses partenaires peuvent participer aux investigations sur les énergies marines? How the laboratory and its partners can take part in investigating marine energies : énergies des vagues (wave energy converters) : comportement des systèmes flottants et écoulement associé : behaviour of floating systems and analysis of induced flow interactions tourbillons-surface libre tourbillons-fonds marins vortices-free surface and vortices-bedform interactions

17 Comment le laboratoire et ses partenaires peuvent participer aux investigations sur les énergies marines? How the laboratory and its partners can take part in investigating marine energies : Les moyens d essais hors du Havre : laboratory facilities outside Le Havre université de Caen (M2C) : - canal à houle wave flume 24m x 1m x 0.8m - canal à houle + courant wave+current flume 18m x 0.5m x 0.5m - mesure de champs de vitesse par PIV Particle Image Velocimetry

18 Comment le laboratoire et ses partenaires peuvent participer aux investigations sur les énergies marines? How the laboratory and its partners can take part in investigating marine energies : Les moyens d essais hors du Havre : laboratory facilities outside Le Havre Bassin d Essai des Carènes : bassin à houle wave bassin 32m x 10m x 0.4m-2.7m tunnel hydrodynamique hydrodynamic tunnel 1,35 m x 2 m x 10 m, Vmax= 12m/s Photos : Bassin d essai des carènes

19 Séminaire franco-britannique sur les énergies marines 19 et 20 janvier 2006 Jérôme Brossard Elie Rivoalen Laboratoire de Mécanique, Physique et Géosciences LMPG