Etude d'un flotteur pilonnant sur pieu bord à quai à fonctions de Récupération de l'Energie des Vagues et Protection de structure (REVAP)

Study of a heaving quayside float with WAve Energy Recovery and structure Protection functions (WAERP)

• Auteur / Autrice : Paul Tournant
• Direction : François Marin, Hassan Smaoui
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides, énergetique, thermique, combustion, acoustique
• Date : Soutenance le 07/02/2023
• 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 : Stéphane Abadie
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Benoit, Vincent Rey, Grégory Germain, Gaële Perret, Philippe Sergent
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Benoit, Vincent Rey

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dynamique des fluides

Énergie des vagues

Mots clés libres

Houlomoteur

Hydrodynamique

Algorithme d'optimisation

Génie civil

Wave energy converter

Hydrodynamic

Résumé

Ce manuscrit porte sur l’étude d’un système de récupération de l’énergie des vagues. Le système étudié est un flotteur pilonnant placé à une distance fixe d’une structure réfléchissante, comme une digue. Son positionnement permet d’accroître son amplitude de mouvements grâce à la réflexion de la houle sur la structure, mais aussi de réduire certains coûts d’installation ou de maintenance. L’étude est conduite à l’aide d’un modèle potentiel semi-analytique, d’un dispositif expérimental utilisant un canal à houle et d’un modèle numérique CFD réalisé sur OpenFOAM. Ces différentes approches permettent l’étude des différentes fonctions que pourrait apporter le système. L’objectif est de présenter comment un tel système peut assurer une fonction de protection de structures maritimes tout en présentant un rendement énergétique important.Dans un premier temps, l’impact de la présence du flotteur sur les différentes fonctions de protection possible sera étudié à l’aide du modèle expérimental et numérique. Ce sera l’occasion d’étudier quel rôle peut jouer le flotteur sur la réduction des franchissements d’eau qui traversent la digue. Son impact sur les efforts perçus habituellement par la digue sera également regardé.Dans un second temps, les tendances d’optimisation de forme seront présentées avec et sans digue pour un flotteur rectangulaire. Elles sont obtenues à l’aide d’un algorithme d’optimisation couplé au modèle semi-analytique. Les optimisations portent principalement sur la maximisation du rendement énergétique, mais certaines optimisations bi-objectives prennent également en compte les coûts de fabrication. Enfin, une méthode d’optimisation de forme pour une géométrie plus complexe est également présentée.

This manuscript deals with the study of a wave energy converter. The system studied is a heaving float placed at a fixed distance from a reflective structure, such as a seawall. Its positioning allows an increasing of its heaving motion thanks to the wave reflection on the structure, but also to reduce installation or maintenance costs. The study is conducted using a semi-analytical potential model, an experimental setup using a wave flume and a CFD numerical model carried out by OpenFOAM. These different approaches allow the study of the functions that the system could provide. The objective is to present how such a system can ensure a function of maritime structures protection while presenting a significant energy efficiency.