Modèle linéaire des vibrations induites par vortex de structures élancées

par Rémi Violette

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Emmanuel de Langre.

Soutenue en 2009

à Palaiseau, Ecole polytechnique .


  • Résumé

    Les structures dites « offshores » vibrent sous l’effet des courants marins. Ces vibrations, induites par le détachement périodique de tourbillons dans le sillage de la structure (d’où le nom vibrations induites par vortex), endommagent par fatigue les câbles et les éléments de tuyauteries qui relient à la plateforme d’exploitation les têtes de puits de pétrole situés au niveau du sol marin. Une compréhension du comportement dynamique de ces structures sous l’effet du détachement tourbillonnaire est donc essentielle à l’étape de design. A l’intérieur de cette thèse, nous démontrons qu’en utilisant le concept d'oscillateur fluide et stabilité linéaire, on peut comprendre et reproduire de façon qualitative les caractéristiques principales des VIV sur les structures élancées en écoulements uniformes et non uniformes. Les arguments justifiant l’utilisation de la méthode de modélisation choisie sont présentés au deuxième chapitre. Les troisième et quatrième chapitres sont respectivement dédiés aux écoulements uniformes et non uniformes. Dans les deux cas, la théorie est développée à partir d’une analyse de stabilité linéaire des systèmes d’ondes structure-sillage. La méthodologie proposée constitue un outil de design efficace, puisqu’il permet la connaissance de la dynamique de configurations complexes et que son coût en terme de temps de calcul est très faible.

  • Titre traduit

    Linear model for vortex-induced vibrations of slender structures


  • Résumé

    Offshore structures vibrate under the influence of sea currents. These vibrations, induced by the periodic shedding of vortices in the structure wake (hence the name vortex- induced vibrations), cause fatigue damage of cables and piping elements that connect the platform to oil wellheads located at the seabed. An understanding of the dynamic be- havior of these structures under the effect of vortex shedding is essential in the design stage. Within this thesis, we demonstrate that by using the concept of wake oscillator and linear stability, we can understand and reproduce qualitatively the main characteristics of VIV of slender structures in uniform and not uniform flows. The arguments justifying the use of the chosen method of modeling are presented in the second chapter. The third and fourth chapters are devoted respectively to uniform and non-uniform flows. In both cases, the theory is developed from a linear stability analysis of the structure-wake wave systems. The proposed methodology is an effective design tool : it allows the knowledge of the dynamics of complex configurations and its cost in terms of computational time is very low.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2009 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Modèle linéaire des vibrations induites par vortex de structures élancées

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( 163 p.)
  • Annexes : Bibliographie 64 réf.

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  • Bibliothèque : École polytechnique. Bibliothèque Centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Bibliothèque : École polytechnique. Bibliothèque Centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : G2A 279/2009/VIO
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