Thèse soutenue

Optimisation hydrodynamique et contrôle optimal d'un récupérateur de l'énergie des vagues
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Auteur / Autrice : Aurélien Babarit
Direction : Alain Clément
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Dynamique des fluides et des transferts
Date : Soutenance en 2005
Etablissement(s) : Nantes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mécanique, thermique et génie civil (Nantes)
Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Centrale Nantes (1991-....)

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Le projet SEAREV est un nouveau concept de récupération de l’énergie des vagues basé sur un principe robuste et un contrôle sophistiqué. Le récupérateur est ainsi composé d’un flotteur clos contenant en son sein un cylindre d’inertie à centre de gravité décentré. Le contrôle envisagé est un contrôle « tout ou rien » (latching control) qui consiste à bloquer le mouvement relatif du cylindre interne en des moments bien choisis de son cycle. Dans le cadre de cette thèse, quatre simulateurs numériques des mouvements du système dans le domaine temporel ont été développés, pour quatre jeux d’hypothèses sur la cinématique du mouvement. La modélisation des efforts d’interaction fluide-structure a elle été abordée dans le cadre d’une théorie potentielle linéarisée classique. Des comparaisons entre les résultats des différents modèles sont présentés et permettent de quantifier des effets tels que les non linéarités dans la mécanique du cylindre et la directionnalité de la houle. Le contrôle optimal du système et le contrôle sub-optimal par latching sont ensuite considérés, dans le but d’améliorer les performances du système. Deux méthodes sont proposées afin d’évaluer le gain que l’on peut attendre d’un contrôle par latching. La première est une méthode semi-analytique originale qui permet de résoudre le problème de la durée de blocage en houle régulière. La seconde est basée sur le principe de Pontryagin et les lois de la commande optimale. Moins performante en houle régulière, elle permet cependant de traiter le problème en houle aléatoire. Les performances du système dépendant évidemment de ses caractéristiques géométriques, une optimisation a été conduite sur la forme du flotteur et les caractéristiques mécaniques du cylindre. Une méthode faisant intervenir deux niveaux d’optimisation, l’un basée sur les algorithmes génétiques et l’autre sur une méthode de gradient est présentée dans le cas d’une optimisation du système non contrôlé. Les résultats sur plusieurs types de géométrie fournissent un dimensionnement du système. Une optimisation du système contrôlé a également été conduite et présentée. Ces résultats fournissent l’ordre de grandeur du gain que peut apporter le contrôle par latching aux systèmes houlomoteurs.