Nantilus
Entre normes et réalité industrielle : apports sur la simulation numérique en éolien offshore
Afin de répondre aux exigences de cas de chargement des standards tout en tenant compte des procédés de calcul industriels, cette thèse de doctorat porte sur l amélioration des méthodes et modèles de simulation numérique en éolien offshore. Deux axes sont étudiés. Le premier consiste en la définitio...
Enregistré dans:
| Auteurs principaux : | , , , , , , |
|---|---|
| Collectivités auteurs : | , , |
| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | français |
| Titre complet : | Entre normes et réalité industrielle : apports sur la simulation numérique en éolien offshore / Florian Surmont; sous la direction de Grégory Legrain |
| Publié : |
2020 |
| Accès en ligne : |
Accès Nantes Université
|
| Note sur l'URL : | Accès au texte intégral |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Génie mécanique : Nantes : 2020 |
| Sujets : |
| Résumé : | Afin de répondre aux exigences de cas de chargement des standards tout en tenant compte des procédés de calcul industriels, cette thèse de doctorat porte sur l amélioration des méthodes et modèles de simulation numérique en éolien offshore. Deux axes sont étudiés. Le premier consiste en la définition d une méthodologie basée sur la méthode IFORM pour l étude des efforts extrêmes au niveau des fondations d un mât d éolienne, afin de faire le lien entre les variables aléatoires caractérisant l environnement et des calculs CFD coûteux numériquement. Les résultats obtenus avec la méthode IFORM sur un modèle non-linéaire analytique de cylindre sur houle irrégulière sont comparés à une approche de Monte-Carlo, une approche par intégration de la surface statistique et une approche règlementaire. Nous montrons que la méthode IFORM permet d identifier des environnements conduisant à la réponse extrême à simuler en CFD, environnements qui ne sont pas nécessairement ceux maximisant l une des variables aléatoires. Le second axe porte sur l extension de la méthode de tir simple à un contexte multi-corps, pour la simulation de corps élancés statiques (ancrages, pales). Le but sous-jacent est de proposer une méthode efficace en termes de temps de calcul pour la simulation globale d éoliennes offshores. La méthode de tir consiste à transformer le problème aux limites en la résolution d une fonction de contrainte évaluée par des intégrations continues successives du problème différentiel. Ce travail propose un formalisme du problème de tir simple commun aux cinématiques de fils et poutres et dérive dans ce formalisme l ensemble des conditions aux limites pour chaque cinématique. Nous nous intéressons ensuite à la modélisation des discontinuités géométriques et matériaux grâce à la méthode de tir multiple. Enfin, nous étendons les approches précédentes à une méthode multitir/ multi-corps pour l étude des assemblages de corps élancés extrêmement présents en éolien. Les différentes extensions développées dans ce travail montrent de très bonnes correspondances avec des exemples issus de la littérature. In order to meet the requirements of load cases defined in standards while taking into account actual industrial calculation methods, this PhD thesis focuses on the improvement of two axes regarding numerical simulation methods and models used to simulate offshore wind turbines. The first one consists in the definition of a methodology based on IFORM method to study the extreme loads at the foundations of fixed offshore wind turbines, in order to fulfil the gap between a description of the environment through random variables and computational expensive CFD simulations. IFORM method is applied on an analytical nonlinear model of a cylinder subject to irregular swell and results are compared to Monte Carlo, stochastic surface response and standard approaches. We show that IFORM method identifies environments leading to the extreme response that need to be simulated in CFD, while these environments are not necessarily those maximizing one of the random variables. The second axe focuses on the extension of the simple shooting method to a multi-body framework, suitable for the simulation of slender structures. The final aim of this work is to improve the computational efficiency of global offshore wind turbine simulations. The shooting method consists in transforming the two point boundary value problem into the root search of a constraint function evaluated through successive, continuous, integrations of the differential problem. The present work proposes a new formalism for the single shooting equations in order to simulate both strings and beams. All sets of boundary condition for each kinematics are then derived in this formalism. Then, we propose an approach based on the multiple shooting method to handle geometrical and material sectional discontinuities. Finally, this last approach is extended to what we call the multi-shooting/multibody method for the study of slender body assemblies. The different proposed extensions show very good agreement with examples taken from the literature. |
|---|---|
| Variantes de titre : | On the edge between standards and industrial reality : contributions on numerical simulation for offshore wind turbines |
| Notes : | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Nantes) Partenaire(s) de recherche : Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique (Nantes) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Franck Schoefs (Président du jury) ; Christian Berhault, Corinne André Miral (Membre(s) du jury) ; Jean-Baptiste Casimir, Guillaume Puel (Rapporteur(s)) |
| Configuration requise : | Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF |