Convertir l’énergie des vagues à partir d’interactions fluide-élasticité

Converting wave energy from fluid-elasticity interactions

• Auteur / Autrice : Clotilde Nové-Josserand
• Direction : Benjamin Thiria, Ramiro Godoy Diana
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Mécanique des fluides
• Date : Soutenance le 01/10/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physique et mécanique des milieux hétérogènes (Paris ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Sandra Lerouge
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benjamin Thiria, Ramiro Godoy Diana, Olivier Doaré, Médéric Argentina, Aurélien Babarit, William Megill, Gaële Perret, Delphine Doppler
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Doaré, Médéric Argentina

Mots clés

Mots clés contrôlés

Élasticité

Mécanique des fluides

Élasticité

Énergie des vagues

Interaction fluide-structure

Mots clés libres

Interaction fluide-structure

Atténuation des vagues

Élasticité

Énergie des vagues

Interférence

Fluid-structure interaction

Wave damping

Elasticity

Wave energy

Interference

Résumé

Le développement des systèmes houlomoteurs ainsi que la gestion du littoral reposent sur une bonne compréhension des mécanismes liés aux interactions houle-structure. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'étude d'un champ de structures flexibles soumises à des ondes de surface, en vue de développer un système qui puisse à la fois atténuer les vagues et absorber l'énergie qui leur est associée de manière efficace. Les résultats présentés se basent autour d'expériences réalisées dans des installations de petite échelle, dans lesquelles la disposition spatiale des objets flexibles est le principal paramètre étudié. Dans un premier temps, nous caractérisons notre champ modèle afin d'évaluer l'influence de divers paramètres (configuration, flexibilité, fréquences des vagues) sur la distribution de l'énergie dans le système. Sur la base de ces résultats, nous développons ensuite un modèle d'interférences permettant de décrire les observations globales du système à partir de paramètres locaux connus, associés à une portion unitaire du champ. Ce modèle nous sert ensuite d'outil pour l'exploration d'une multitude de configurations spatiales, afin de déterminer le choix optimal vis-à-vis de l'atténuation et de l'absorption des vagues incidentes. Enfin, une campagne de mesures supplémentaire est utilisée afin d'expliquer les résultats obtenus avec le modèle et d'identifier les principes sous-jacents à cette optimisation

Understanding the mechanisms involved in wave-structure interactions is of high interest for the development of efficient wave energy harvesters as well as for coastal management. In this thesis, we study the interactions of surface waves with a model array of slender flexible structures, in view of developing an efficient system for both attenuating and harvesting wave energy. The presented results are based around experimental investigations, by means of small scale facilities, in which the spatial arrangement of the flexible objects is the key parameter of study. The model array is first characterised by evaluating the role played by various parameters (configuration, flexibility, wave frequency) on the energy distribution in our system. Following these first observations, an interference model is then developed in order to describe the observed global effects of the array on both the wave field and the blade dynamics, based on known local parameters of a unit item of the array. This model then serves as a tool for exploring many possible array configurations, in order to determine the optimal choice regarding both the attenuation and the absorption of the imposed waves. A final experimental study is presented, in which the key results from the interference model are evaluated and the underlying principles of array optimisation are identified