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NuTTS 2016 : les hélices et les bateaux dans la houle

Publié le 11 octobre 2016 Mis à jour le 30 avril 2020
Cette année, Centrale Nantes, le CNRS et le laboratoire LHEEA ont organisé la 19e édition du symposium NuTTS "Numerical Towing Tank Symposium". La conférence a couvert les sujets de la simulation numérique des écoulements autour des navires et des structures offshore, en lien fort avec des applications concrètes. Retour sur les échanges des experts.
LA SIMULATION DE L'HELICE
La simulation multiphysique, appliquée notamment aux hélices, était au cœur des échanges de la communauté de chercheurs. Pour simuler le comportement d'une hélice au plus proche du réel, les chercheurs s'accordent à dire qu'il faut prendre en compte les modèles de turbulence, de transition et de cavitation.
La turbulence désigne l'état d'un fluide, liquide ou gaz, dans lequel la vitesse présente en tout point un caractère tourbillonnaire : tourbillons dont la taille, la localisation et l'orientation varient constamment. Les écoulements turbulents se caractérisent donc par une apparence très désordonnée, un comportement difficilement prévisible et complexe.
Aucun écoulement n'étant turbulent dès le début, appliquer un modèle de turbulence partout ne suffit pas. On ajoute de plus en plus souvent un modèle de transition pour les hélices. La transition d'un écoulement laminaire à la turbulence, dans le cadre de l'hydrodynamique peut être illustrée par le moment où le filet d'eau du robinet se transforme en gouttes. Chaque écoulement subit cette transition, sa modélisation permet de simuler au mieux l'écoulement sur une hélice.

On observe également un phénomène de cavitation (cf. vidéo ci-contre) sur les extrémités des pales de l'hélice, à savoir là où la pression est la plus basse. La pression est parfois tellement basse que des bulles de gaz ou de vapeur se créent, ce qui pose problème. En effet, ce phénomène réduit les performances de l'hélice et fait du bruit, ce qui est catastrophique dans le secteur de la défense par exemple. Qui plus est, ces bulles de vapeur implosent quand la pression remonte, ce qui crée de violentes ondes de choc dans l'eau et abîme les hélices.
Pour étudier ce phénomène afin d'améliorer la forme des hélices, les chercheurs s'attèlent depuis quelques temps à l'ajout du modèle de cavitation dans la simulation du comportement des hélices.

NuTTS 2016 a fait ressortir deux points : les modèles de cavitation s'améliorent et la combinaison des trois modèles (turbulence, transition, cavitation) est de plus en plus fréquente. On est aujourd'hui capable de simuler des hélices avec turbulence, transition et cavitation à la fois.
La question est :
est-ce que cela a vraiment un sens de combiner tel quel des modèles qui ont été développés séparément ? Les pistes de réflexion et d'expérimentation pour étudier le couplage de ces trois modèles, voire plus, sont ouvertes.

LES BATEAUX DANS LES VAGUES
Le comportement des bateaux dans la houle a également été l'objet de nombreux échanges. Objectif : mieux comprendre le mouvement des bateaux dans des vagues, la résistance supplémentaire créée par les vagues et la déformation des bateaux sous leur effet pour trouver les meilleures formes de bateaux. Pour cela, les chercheurs ont de plus en plus recours à l'optimisation automatique de forme, en créant des logiciels qui cherchent la forme optimale d'un bateau. A terme, la meilleure géométrie d'un bateau pourrait être définie automatiquement. Auke van der Ploeg, de l'Institut MARIN, a d'ailleurs été récompensé par le prix Landrini 2016 pour son travail sur l'optimisation des formes.

NuTTS, UN COLLOQUE PAS COMME LES AUTRES
Selon la tradition de NuTTS, les participants sont hébergés ensemble et partagent tous les repas. C'est l'occasion pour les chercheurs d'échanger de manière plutôt informelle sur leurs derniers résultats, leurs expérimentations en cours, les problèmes qu'ils rencontrent, etc.  Tout est fait pour favoriser au maximum les échanges lors de cette parenthèse de deux jours, dont le cadre était l'île d'Oléron pour cette 19e édition.

NUTTS 2017
La 20e édition se déroulera du 1er au 3 octobre 2017 à Wargeningen aux Pays-Bas et sera pilotée par Auke van der Ploeg et Thomas Lloyd de l'institut MARIN. 


Publié le 11 octobre 2016 Mis à jour le 30 avril 2020