Impact d'évènements extrêmes sur des dispositifs houlomoteur adossés à des structures de protection côtière

Computations of extreme wave impact events on wave energy converter attached to coastal protection structures

• Auteur / Autrice : Marc Batlle-Martin
• Direction : Grégory Pinon, Julien Reveillon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides, énergétique, thermique, combustion, acoustique
• Date : Soutenance le 06/07/2021
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire ondes et milieux complexes (Le Havre, Seine-Maritime)
• Jury : Président / Présidente : François Marin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Julie Lebunetel-Levaslot, Vicente Negro Valdecantos, Javier López Lara
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jeffrey Harris, Philippe Sergent

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hydrodynamique

Simulation par ordinateur

Compressibilité

Vagues

Mots clés libres

Vague déferlante

Fluides compressibles

Simulation numérique

OpenFOAM

Colonne d'eau oscillante

Hydrodynamique marine

Breaking waves

Fluid compressibility

Numerical simulation

Oscillating water column

Wave hydrodynamics

Résumé

Ce travail a pour objectif de décrire et évaluer les impacts de vagues extrêmes sur des structures de protection côtière. Dans le cadre de ces recherches, la suite logicielle OpenFOAM est utilisée et la problématique est étudiée suivant différentes perspectives. Dans un premier temps, la physique d'un événement impulsif idéalisé entre un fluide et un solide est étudiée en utilisant différentes configurations. Les simulations associées sont conçues pour étudier le rôle de l’air durant ces configurations d'impact académiques. Deuxièmement, une vague solitaire est utilisée pour évaluer la performance du solveur afin de reproduire des impacts de vague réalistes sur un mur vertical et d'évaluer les pressions d’impact associées. Les résultats numériques sont validés à l’aide de données expérimentales obtenues antérieurement à l'IRPHE, Marseille (France) . Enfin, un état de mer irrégulier est simulé en utilisant une large gamme d'échelles spatiales et temporelles afin d'évaluer les chargement induits par ces vagues sur une structure de colonne d’eau oscillante. Ces simulations sont comparées et validées avec des résultats expérimentaux obtenus dans le grand canal à houle GWK de Hannovre (Allemagne).

The present work aims to describe and evaluate the loads exerted by severe breaking waves onto coastal protection structures. To carry on with this investigation, the numerical tool-box OpenFOAM is employed and the problematic is regarded from different perspectives. First, the physics of an idealised impulsive event between a fluid and a solid is investigated using different configurations. The associated simulations are designed to study the role of air during these academic impact configurations. Secondly, a solitary wave is used to evaluate the performance of the solver to reproduce realistic wave breaking onto a vertical wall and evaluate the related impact pressure records. The computed results are validated against experimental data previously obtained at IRPHE, Marseille (France). Finally, an irregular sea state is simulated using large spatial and temporal scales to evaluate the induced wave loads on an oscillating water column structure. These simulations are compared and validated with experimental results obtained in the large flume tank (GWK) at Hanover (Germany).