Ruptures scientifiques et innovation

Depuis plus de 20 ans, une seule définition de la rugosité due à la bio-colonisation est utilisée pour les espèces rigides. Or les mesures in situ réalisées par l’Université de Nantes montrent une forte hétérogénéité en taille et en densité des individus en surface. Des études préliminaires menées avec Total et Ifremer ont montrés une augmentation de 20% des efforts hydrodynamiques due à des microrugosités. L’innovation consiste en la redéfinition de la rugosité permettant une mise en relation plus facile avec les mesures in-situ notamment le dispositif Aksi-3D développé par l’Université  de Nantes et MAREI (Irlande).

Impact technique et économique attendu

  • Améliorer la modélisation des coefficients d’interaction fluide structures pour l’ingénierie, en présence de bio-colonisation.
  • Pour réduire les coûts de conception / maintenance des systèmes EMR.
  • En améliorant la définition de la rugosité occasionnée par des organismes marins rigides.

Dates clés du projet

  • Avril 2017 - Lancement du projet
  • Octobre 2017 - Synthèse bibliographique Définition unifiée rugosité
  • Avril 2018 - Cahier des charges essais et réalisation piloté par calcul
  • Avril 2020 - Nouvelle définition et modèle

Démonstrateur

L’objectif est de proposer une nouvelle formulation de la rugosité aux certificateurs des systèmes EMR et par là de se détacher des règlements de l’offshore pétrolier. Le second objectif est de fournir un logiciel de calcul des coefficients hydrodynamiques en fonction de la rugosité et des conditions de houle.

Résultats

Dans le cadre du projet Lehero-MG, un examen approfondi de l’effet du biofouling  sur les forces hydrodynamiques a été effectué. L’effort s’est principalement porté sur l’influence de la biocolonisation sur la force de traînée des éléments fixes sous les courants stables et oscillants.

Cette étude a mis en évidence le fait que les forces hydrodynamiques sur les éléments cylindriques pouvaient être considérablement modifiées en introduisant tous les paramètres physiques d’encrassement marins pertinents. La plupart des études précédentes ont calculé le coefficient de traînée uniquement sur la base du rapport de rugosité de surface, en particulier dans la région du coefficient de Reynolds critique. Cependant, ces travaux montrent que la dépendance de l’encrassement biologique uniquement vis-à-vis de la rugosité de surface est sujette à un débat majeur. Par conséquent, bien que la plupart des modèles ne dépendent que de la rugosité de surface relative, les CD doivent être définis en fonction de plusieurs paramètres.

Ainsi, une nouvelle approche, s’appuyant sur les données recueillies, est proposée pour calculer le coefficient de force de traînée en fonction de la rugosité de surface, du taux de couverture de surface, du type d’agrégation ainsi que des espèces d’encrassement biologique. Une équation à paramètres multiples a été proposée pour estimer le coefficient de traînée des éléments circulaires recouverts d’encrassement biologique. Les modèles numériques  proposés sont capables de prédire les effets de l’encrassement biologique d’une manière plus réaliste et fiable.

Publications et communications produites

  • Schoefs, F., Bakhtiari, A., Hameryoun, H., Quillien, N., Damblans, G., Reynaud, M., Berhault, C., O’Byrne M. “Assessing and modeling the thickness and roughness of marine growth for load computation on mooring lines”, Floating Offshore Wind Turbine conference (FOWT 2019), session Friday Morning ‘Wind Energy Devices I’, 24 – 26 April 2019, Le Corum, Montpellier, France, (2019).
  • Bakhtiari, A., Schoefs, F. & Ameryoun, H. “A review of the biofouling parameters influencing the drag force coefficient of offshore structures”. 3rd International Conference on Renewable Energies Offshore (RENEW 2018), session Tuesday Morning ‘Wind Energy Devices I’, 8 pages, 8 – 10 October 2018, IST Congress Centre, Lisbon, Portugal, (2018).
  • Bakhtiari A., Schoefs F., Ameryoun H., “Unified Approach For Estimating Of The Drag Coefficient In Offshore Structures In Presence Of Bio-Colonization”, Proc. of 37th int. conf. on Offshore Mechanics and Arctic Engineering, (M.A.E’18), paper 78757, June 17-22, 2018, Madrid, Spain, 7 pages, proc. On CD-Rom (ASME 2018).
  • Bakhtiari A., Schoefs F., Berhault C., Ameryoun H., “Evaluation of marine growth parameters effects on offshore structures loading”, paper #29, 54th ESReDA Seminar on Risk, Reliability and Safety of Energy Systems In Coastal and Marine Environments, organized by Université de Nantes, Sea and Litoral research Institute – FR CNRS 3473, MSH Ange Guepin, April 25th – 26th, 2018, Nantes, France (2018).