Résumé de la publication

Depuis quelques années, la demande en électricité renouvelable a augmenté significativement. Dans ce contexte, les filières de production d’énergies renouvelables se sont rapidement développées. Dans le même temps, l’éolien a atteint un niveau de maturité tel que les parcs éoliens onshore et offshore posés se sont multipliés. Aujourd’hui, la recherche de vents plus forts et plus constants poussent les acteurs du domaine à se tourner vers le développement de parcs éoliens flottants. Les coûts associés à la réalisation de telles machines sont encore élevés et doivent être optimisés. Un des leviers pour la réduction des coûts est la modélisation numérique. Le développement d’outils numériques permettant une prédiction fine du comportement de ces structures en mer va permettre une meilleure prise en compte des différents chargements mécaniques. L’accès à des résultats précis va tendre à réduire les coefficients de sécurité liés au dimensionnement de ces éoliennes, et ainsi contribuer à la réduction des coûts de CAPEX.

Ce travail concerne le développement d’une méthodologie pour la simulation directe de plusieurs éoliennes flottantes, avec une modélisation exacte et précise de ses composantes (par exemple, ses pales). La base logicielle utilisée est la bibliothèque ICI-Tech, développée au sein de l’Institut de Calcul Intensif (ICI) de l’Ecole Centrale de Nantes. Une approche monolithique est utilisée, avec un unique maillage dans la simulation, où les différentes interfaces sont définies par des fonctions de phase. La résolution des équations de Navier-Stokes est alors faite à l’aide d’éléments finis stabilisés, en utilisant le formalisme Variational Multi-Scale (VMS). Pour réduire grandement les coûts de calcul usuellement requis pour modéliser précisément des éoliennes, où des phénomènes d’ordres de grandeurs très diverses sont observés, une procédure d’adaptation de maillage anisotrope permet d’obtenir des mailles de taille variable et adaptées aux phénomènes observés partout dans le domaine de calcul. Finalement, les premiers résultats d’immersion de maillage et d’écoulements autour de l’éolienne sont présentés.

 

« This work was carried out within the framework of the WEAMEC, West Atlantic Marine Energy Community, and with funding from the Pays de la Loire Region »