Sur l’interaction entre la houle et la couche limite atmosphérique : Une approche phénoménologique combinant des mesures de terrain et des simulations de haute fidélité.

On the interaction of fast traveling Ocean Waves and the Atmospheric Boundary Layer : A Mechanistic Approach combining Field Measurements and High-fidelity Simulations

• Auteur / Autrice : Liad Paskin
• Direction : Sandrine Aubrun-Sanches, Boris Conan, Yves Pérignon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des Milieux Fluides
• Date : Soutenance le 15/03/2022
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de recherche en hydrodynamique, énergétique et environnement atmosphérique (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Noëlle Bouin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sandrine Aubrun-Sanches, Boris Conan, Yves Pérignon, Marie-Noëlle Bouin, Valéry Masson, Sukanta Basu, Tihomir Hristov, Joachim Reuder
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Noëlle Bouin, Valéry Masson

Mots clés

Mots clés contrôlés

Couche limite (météorologie)

Météorologie

Lidar

Interaction mer-atmosphère

Circulation atmosphérique

Énergie éolienne en mer

Mots clés libres

Environnement offshore

Couche limite atmosphérique

Turbulence

Interactions vent-vagues

Simulation des grandes échelles

Lidar météorologique

Offshore environment

Atmospheric boundary layer

Turbulence

Wind-wave interactions

Large eddy simulation

Remote sensing

Résumé

Dans les zones côtières, l’industrie de l’énergie éolienne migre vers l’environnement marin, où de vastes espaces sont encore disponibles avec des conditions de vent plus fort et mieux contrôlé. L’environnement marin impose de nouveaux défis à une industrie éolienne pourtant bien établie. Il est impératif de prédire et de décrire avec précision la ressource éolienne en mer afin de concevoir des solutions techniques rentables. L’écoulement concerné est caractérisé par une couche limite atmosphérique (CLA), turbulente, où la dynamique de l’océan modifie considérablement l’écoulement atmosphérique par une capacité thermique plus élevée, et par des interactions vent-vagues complexes, importantes dans des situations assez courantes. Cette thèse passe en revue et étend les connaissances actuelles concernant les interactions vent-vagues dans la partie inférieure de la CLA Marine (CLAM), où elles peuvent être importantespour la caractérisation de la ressource éolienne. La CLAM est étudiée par des expériences physiques et numériques, afin de révéler le rôle des mouvements Induits par les Vagues (IV) transférés de la mer vers l’atmosphère. Grâce à l’utilisation d’expériences physiques et numériques complémentaires, de nouvelles perspectives sur les processus d’interaction vent-vague sont obtenues.

In coastal areas, the wind energy industry migrates to the offshore environment, where huge spaces are still available in stronger and better behaved wind conditions. The offshore environment imposes new challenges to a well established wind energy industry. It is imperative to accurately predict and describe the offshore wind resource in order to design cost efficient solutions. The concerned flow is characterized by a turbulent Atmospheric Boundary Layer (ABL) where the ocean’s dynamics significantly alter the atmospheric flow through higher heat capacity and complex wind-wave interactions important in fairly common situations.So this Thesis reviews and extends the current knowledge regarding Wind-Wave interactions in the lower part of the Marine ABL (MABL), where they are possibly significant in the characterization of the wind resource. The MABL is investigated through physical and numerical experiments, to reveal the role of Wave Induced (WI) motions transferred from the sea into the atmosphere. Thanks to the use of complementary physical and numerical experiments, new insights on the wind-wave interaction processes are obtained.