Numerical and experimental study of the wave response of floating support with partially filled tank

par Yan Su

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides

Sous la direction de Bernard Molin et de Olivier Kimmoun.

Soutenue le 30-09-2014

à l'Ecole centrale de Marseille , dans le cadre de Ecole Doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille) , en partenariat avec Institut de Recherche sur les Phénomènes Hors Equilibre (Marseille) (laboratoire) et de Institut de Recherche sur les Phénomènes Hors Equilibre / IRPHE (laboratoire) .

Le président du jury était Vincent Rey.

Le jury était composé de Julien Touboul.

Les rapporteurs étaient Stéphane Abadie, Pierre Ferrant.

  • Titre traduit

    Etude numérique et expérimentale de la réponse d'onde d'un support flottant avec réservoir partiellement rempli


  • Résumé

    Ce travail traite du ballottement d'un fluide dans une cuve rectangulaire en mouvement et du couplage avec un corps flottant. Nous exposons premièrement une théorie linéaire basée sur la décomposition des mouvements dans la base des modes propres de la cuve. Pour les mouvements plus importants la théorie linéaire atteint ses limites, nous proposons un modèle de type Boussinesq et un modèle d'équations intégrales avec des conditions de surface libre complètement non-linéaires. Nous considérons également un terme d'amortissement linéarisé. Nous comparons les résultats numériques à des résultats expérimentaux pour une cuve à fond plat et pour un fond légèrement incliné. Le taux de remplissage varie également. Le couplage de la cuve avec une barge rectangulaire est réalisé par développement en série de fonctions propres et par leur raccordement aux frontières des différents sous-domaines. Tous ces résultats, numériques et expérimentaux , sont comparés dans le domaine fréquentiel et temporel.


  • Résumé

    This work focuses on the sloshing of the fluid in rectangular tanks with forced motions and of the coupling with a floating body. A linear theory is firstly given for the sloshing which is represented by the superposition of natural sloshing modes. Compared with linear theory, the extended Boussinesq-type models are used for the simulations of nonlinear sloshing motions. The fully nonlinear free surface conditions are adopted and linear damping term is considered in the model. The integral equation method with fully nonlinear free surface conditions are also applied. A flat bottom rectangular tank with different filling levels are discussed based on these numerical methods and experiences. The solutions of an inclined bottom tank are studied and compared with experimental results. The sea-keeping of a rectangular barge is modeled by a series of eigen-functions. The coupled computations of the sloshing in the tank and the sea-keeping of floating body are studied in both the frequency domain and time domain. The numerical results are compared with experimental results.


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