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Modélisation des phénomènes hydrodynamiques instationnaires sur un trimaran de course au large.
La conception des voiliers s est appuyée pendant de nombreuses années sur des optimisations en régime stationnaire via les programmes de prédiction de vitesse (VPP). Cependant, ces outils ne permettent pas l évaluation précise de la stabilité des plateformes équipées d appendices de dernière générat...
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| Corporate Authors : | , , |
| Format : | Thesis |
| Language : | anglais |
| Title statement : | Modélisation des phénomènes hydrodynamiques instationnaires sur un trimaran de course au large. / Paul Kerdraon; sous la direction de David Le Touzé et de Patrick Bot et de Boris Horel |
| Published : |
2021 |
| Online Access : |
Via Nantes Université network
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| Online Access note : | Accès au texte intégral |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Mécanique des Milieux Fluides : Ecole centrale de Nantes : 2021 |
| Subjects : |
| Summary : | La conception des voiliers s est appuyée pendant de nombreuses années sur des optimisations en régime stationnaire via les programmes de prédiction de vitesse (VPP). Cependant, ces outils ne permettent pas l évaluation précise de la stabilité des plateformes équipées d appendices de dernière génération, ni leur capacité de tenue à la mer. Le travail présenté ici s attache à l étude et au développement d un outil de simulation temporelle de type programme de prédiction de vitesse dynamique (Dynamic Velocity Prediction Program, DVPP) qui rend possible de telles études. Le programme permet la simulation dans les 6 degrés de liberté et utilise un algorithme multicorps. Plusieurs modèles de vagues et de vents sont disponibles. Les efforts sont déterminés dans le cadre d une approche système par superposition des effets de chaque élément. Une attention particulière a été portée à la validation progressive de l outil développé, sur des cas de complexité croissante. Une campagne expérimentale a été menée en bassin de traction. L évolution des coefficients de radiation avec la vitesse est étudiée. Les données expérimentales sont utilisées pour valider le DVPP sur deux aspects particuliers : les mouvements et efforts dans la houle d une part, et des séquences d entrée et sortie de la coque dans l eau d autre part. Des simulations de navires existants, un trimaran Ultime et un monocoque IMOCA, sont présentées. Elles proposent l études de différentes situations instationnaires, mettant en avant l intérêt des études dynamiques qui permettent d ouvrir un nouveau champ d optimisation des concepts architecturaux. Sailing yacht design has relied on steady state optimization for a long time, through the use of Velocity Prediction Programs (VPP). Nonetheless they have proved inadequate to handle accurately the stability trade-offs demanded by the state-of-the-art appendages as well as to assess their seakeeping abilities. The present thesis focuses on the study and development of a Dynamic Velocity Prediction Program (DVPP), a time-domain simulation tool that enables such studies. The program allows for 6 degrees-of-freedom calculation and implement a multibody algorithm. Different wind and wave models are available. The calculation of the loads relies on a weakly non-linear system-based approach. The implemented models use either load calculations at runtime on the body mesh, polynomial regressions on pre-computed dataset or semi-empirical formulas. Particular care has been drawn to the progressive validation of the numerical tool and several test cases of increasing complexity are presented. An experimental campaign has been conducted in a towing tank. The variations of the radiation coefficients with speed are studied. The experimental data is used for validation of the DVPP for two situations of interest: motions and loads in waves, and water entry-exit sequences. Simulations of existing offshore yachts, an Ultim trimaran and an IMOCA monohull, are presented. They consider different transient situations, from a maneuver to varying environmental conditions and point out the interest of dynamic studies, allowing to open a different field of optimization than VPPs. |
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| Variantes de titre : | Modeling of unsteady hydrodynamic phenomena on an offshore racing trimaran. |
| Notes : | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Nantes) Partenaire(s) de recherche : Laboratoire de recherche en hydrodynamique, énergétique et environnement atmosphérique (Nantes) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Paola Gualeni (Président du jury) ; David Le Touzé, Paola Gualeni, Jean-Yves Billard, Marc Rabaud, Patrick Bot, Boris Horel, Pierre-Emmanuel Guillerm (Membre(s) du jury) ; Jean-Yves Billard, Marc Rabaud (Rapporteur(s)) |
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