Probabilistic modeling of wave actions on jacket type offshore wind turbines in presence of marine growth

• Auteur / Autrice : Hamed Ameryoun
• Direction : Franck Schoefs, Laurent Barillé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l’ingénieur, génie civil et mécanique
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Ove Tobias Gudmestad
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Franck Schoefs, Laurent Barillé, Ove Tobias Gudmestad, Bernt Johan Leira, Anne-Laure Barillé, Christian Berhault, Elizabeth Cook, Markus Wetzel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bernt Johan Leira

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traînée (aérodynamique)

Rugosité

Salissures biologiques

Structures offshore

Résumé

La nature aléatoire de la bio-colonisation et l'incertitude inhérente aux processus biologiques rendent complexes la modélisation des chargements environnementaux. La bio-colonisation implique une diversité d'espèces marines dont les dynamiques de croissance sont régies par des processus biologiques. Elle est la cause de nombreux impacts négatifs sur les structures offshore tels que l’excès d’efforts hydrodynamiques. Plusieurs méthodes d'inspections et de mesures in situ réglementées et ont été développées afin d’obtenir des informations pertinentes sur la composition des espèces, leur pourcentage de recouvrement, l'épaisseur et la rugosité de la surface. Les processus de bio-colonisation montrent des variations spatiales et temporelles liées à plusieurs facteurs environnementaux agissant aux échelles régionales et locales. Cette thèse se compose de quatre chapitres. Le premier chapitre résume les techniques d’inspection des bio-salissures et présente les organismes marins ainsi que les paramètres influençant. Le second chapitre traite de la bio-colonisation en tant que processus de détérioration cumulatif et définit deux phases, une phase d'initiation et une phase de propagation. Il propose une modélisation stochastique de la bio-colonisation basée sur un processus gamma non-stationnaire dépendant de l'état des paramètres influençant la croissance de moule Mytilus edulis. Le troisième chapitre se concentre sur le coefficient de trainée de l'équation Morison exercée par les vagues extrêmes pour les structures colonisés pendant les années de macro-colonisation typiques. Enfin, le dernier chapitre aborde les résultats et les recommandations pour des études supplémentaires.

One of the most important phases during the design or assessment of an offshore structure is evaluation of environmental loads and updating data such as biofouling. The random nature of biofouling and its inherent uncertainty make modeling of environmental loading complicated. Biofouling is a complex phenomenon involving a diversity of marine species. It has many negative impacts on offshore structures such as increase in drag coefficient. Therefore, it represents a challenge for engineers with respect to design and maintenance programs. Several standardized methods of inspections of marine growth have been developed to obtain relevant information about species composition, percent cover, weight, thickness and. Biocolonization processes show spatial and temporal variations related to several environmental factors acting at regional and local scales. This dissertation is comprised of four chapters. Chapter One summarizes biofouling inspections and measurement techniques and presents biofouling communities and influencing parameters. Chapter Two considers the biocolonization as a cumulative deterioration process and defines two phases of initiation and propagation for it. It proposes a stochastic modeling of biofouling based on non-stationary state-dependent gamma process for the blue mussel Mytilus edulis. Chapter Three focuses on drag term of the Morison’s equation. It reviews the effect of surface roughness (k) and average thickness of marine growth (Th). Moreover, the drag force exerted by extreme waves for colonized structure during the typical macro-colonization years is determined. Last chapter discusses the results and recommendation for further studies.