Caractérisation temporelle et spectrale de champs instationnaires non gaussiens : application aux hydroliennes en milieu marin

Temporal and spectral characterization of non-stationary non-gaussian fields : application to tidal turbines in marine environment

• Auteur / Autrice : Mickaël Suptille
• Direction : Eduardo de Cursi Souza, Jérôme Brossard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 09/01/2015
• Etablissement(s) : Rouen, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences physiques mathématiques et de l'information pour l'ingénieur (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; ....-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique de Normandie (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1993-....)
• Jury : Président / Présidente : André Preumont
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eduardo de Cursi Souza, Jérôme Brossard, André Preumont, Emmanuel Pagnacco, Leila Khalij, Sergio Bellizzi, Claude Blanzé, Marc Prevosto

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse temporelle

Processus gaussiens

Spectroscopie

Écoulement instationnaire (dynamique des fluides)

Vibrations aléatoires

Hydroliennes

Processus stochastiques

Mots clés libres

Caractérisation statistique

Représentation temporelle

Représentation spectrale

Marine current turbines

Spectral analysis

Stochastic processes

Random fields

Non gaussian

Non stationary

Statistical characterization

Temporal quantification

Résumé

L’environnement opérationnel des pales et des structures porteuses des hydroliennes est de nature incertaine, compte tenu de la variabilité de l’écoulement (turbulence, sillage, houle, courants. . .). Ces éléments structuraux subissent donc des états de contraintes multiaxiaux complexes avec des fortes variations temporelles à caractère aléatoire. Ainsi, le dimensionnement basé sur des critères statiques déterministes apparaît insuffisant pour tenir compte de la complexité de l’histoire du chargement mécanique et de sa variabilité.Ce travail vise à établir des méthodes de dimensionnement adaptées à cette situation, pour la conception de structures hydroliennes aux risques et aux coûts maîtrisés. La démarche adoptée repose sur la description de l’écoulement et de ses grandeurs statistiques, afin de caractériser les efforts exercés sur l’hydrolienne et les contraintes mécaniques extrêmes en pied de pale.

The operating environment of tidal turbines blades and body is uncertain, due to the flow variability (turbulence,wake, tide, streams...). These structural elements then undergo strongly time-varying complex multi-axial random stress states. A design based on static and deterministic criteria thus appears insufficient to take the complexity and the variability of the mechanical loading into account. This work aims at setting sizing methods that are adapted to this situation, in order to design tidal turbines with mastered risks and costs. The proposed method lies on a statistical description of the flow, in order to characterize the load of the turbine and the extreme mechanical stresses at the blade foot.