NantilusRésolution accélérée du problème tenue à la mer appliquée à l'étude paramétrique de fermes de récupérateurs de l'energie des vagues
Ce travail de thèse porte sur la résolution du problème de tenue à la mer pour le cas des fermes de récupérateurs d'énergie des vagues. La résolution de ce problème pour un système seul par méthodes potentielles est bien maîtrisée. Dans le cas des fermes, des interactions hydrodynamiques ont li...
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| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | français |
| Titre complet : | Résolution accélérée du problème tenue à la mer appliquée à l'étude paramétrique de fermes de récupérateurs de l'energie des vagues / Bruno Borgarino; sous la direction de Pierre Ferrant |
| Publié : |
[Lieu de publication inconnu] :
[éditeur inconnu]
, 2011 |
| Description matérielle : | 1 vol. (x-119 p.) |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Dynamique des fluides et des transferts : Ecole centrale de Nantes : 2011 |
| Sujets : |
| Résumé : | Ce travail de thèse porte sur la résolution du problème de tenue à la mer pour le cas des fermes de récupérateurs d'énergie des vagues. La résolution de ce problème pour un système seul par méthodes potentielles est bien maîtrisée. Dans le cas des fermes, des interactions hydrodynamiques ont lieu entre systèmes, dues aux vagues diffractées et rayonnées par chacun des systèmes flottants ; la résolution du problème de tenue à la mer doit donc être menée surla ferme dans son ensemble. Le problème numériqueprésente un nombre important d'inconnues, étant donné qu'une ferme comportera plusieurs dizaines de systèmes, chacun étant représenté par plusieurs centaines d'inconnues. Une méthode d'accélération est indispensable pour résoudre ce problème en un temps de calcul raisonnable. Ce travail de thèse porte donc sur l'implémentation de l'algorithme multipolaire rapide dans le logiciel de diffraction/radiation Aquaplus. La première étape est d'obtenir le développement multipolaire de la fonction de Green à surface libre. Les formulations issues de la littérature sont généralisées et validées de manière exhaustive. Une distribution open-source de l'algorithme multipolaire non-adaptatif est ensuite mise en place dans Aquaplus. Celle-ci ne donne pas satisfaction pour le cas des fermes, la distribution spatiale des inconnues étant trop inhomogène. On implémente alors une version simplifiée de cet algorithme, mieux adaptéeau cas des fermes. L'outil obtenu est utilisé pour une étude paramétrique sur des fermes composées de REV génériques. L'influence de la distance de séparation entre corps sur la production d'énergie annuelle en un site donné est étudiée. Cette étude révèle le rôle prépondérant du power take-off sur les interactions hydrodynamiques. Elle montre aussi l'existence de configurations de fermes optimales qui permettent de limiter de manière significative les interactions destructives. A partir de ces configurations, on étudie les états de mer dans le sillage de petites fermes. This thesis presents the implementation of an acceleration method for solving the diffraction/radiation problem for arrays of wave energy converters. The resolution of this problem by numerical models based on linear potential flow theory is now standard for isolated bodies. When the floating bodies are grouped into an array, wave interactions occur between systems, due to radiated and diffracted waves. The resolution of the diffraction/radiation must then be carried on considering the whole array. This numerical problem involves a large number of unknowns, given that an array is made of several tens of systems, each system being modelled by several hundred of unknowns. An accelerated method is thus mandatory to carry on computations in a reasonable amount of time. Thisthesis describes the implementation of a fast multipole algorithm in theradiation/diffraction software Aquaplus. The firststep is to get a flexible formulation of the multipole expansion of the free-surface Green's function. Formulations from the literature havebeen extended and validated in a systematic way. An open-source distribution of the non-adaptative multipole algorithm has then been implemented in Aquaplus. This method did not prove satisfactory for the study of arrays of floating bodies, as the spatial distribution of the unknowns is too inhomogeneous in this case. A simplified version of the fast multipole algorithm, more suited to the study of arrays, is then implemented. The developed tool has been used for a parametric study of arrays made of generic wave energy converters. The influence of the separating distance between bodies on the yearly energy production of the array at a specific site hasbeen investigated. This study revealed that the power take-off plays a significant role on hydrodynamic interactions. It also showedthat optimal array layout can be found, limiting significantly the destructive interactions in the array. The reduction of the significant wave height in the lee of such an array has been studied. |
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| Variantes de titre : | An accelerated of the radiation/diffraction problem applied to the parameteric study of arrays of wave energy converters |
| Notes : | Partenaire de recherche : Laboratoire de mécanique des fluides, Nantes |
| Bibliographie : | Bibliographie : 98 réf. |