Contribution à l'étude des modes de résonance des structures fixes ou flottantes en hydrodynamique marine et navale

Abstract

Les structures marines ou navales dont la surface libre ou une portion de cette surface et confinées entre des frontières fermées ou ouvertes, sollicités par une houle incidente, présentent des réponses particulières faisant apparaître des oscillations ayant des périodes propres notamment celles correspondantes aux modes de Helmholtz. On peur citer le cas des : * ports simples ou comportant plusieurs bassins, avec présence ou non d’un navire amarré, dont les surfaces libres sont bornées par des frontières ; * catamarans ou plus en général des multicoques ayant une ou plusieurs portions de surface libre ‘confinées’ entre les coques ; Les oscillations de la résonance portuaire sont en général de basse fréquence et affectent énormément le comportement d’un navire amarré. La période propre en cavalement du navire coïncide souvent avec l’une des fréquences de résonance des ports. En hydrodynamique navale, quand un ou plusieurs ‘puits’ (‘moonpool’) se trouvent entre deux ou plusieurs corps flottants, leurs mouvements résonnants engendrent un comportement complexe des colonnes d’eau et par conséquent perturbent le champ hydrodynamique autour de ces structures flottantes. Pour mettre en évidence tous ces phénomènes de résonances de surface libre au sein des structures maritimes et navales, des modèles mathématiques ont été présentées dans cette thèse. Ces modèles ont été développés en utilisant la méthode des éléments frontières et la méthode des tranches pour la détermination des caractéristiques hydrodynamiques des structures fixes et flottantes ainsi que les modes de résonance de la surface libre. Une approche bidimensionnelle numérique pour le calcul des coefficients hydrodynamiques et des efforts pour un navire multicoque en profondeur finie a été aussi présentée. La bonne concordance entre les résultats numériques e expérimentaux pour les coefficients hydrodynamiques montre l’efficacité de la théorie. Avec cette théorie il a été possible d’effectuer un maillage de la surface libre entre les deux carènes du navire multicoque ainsi que la surface de fond de la mer. Elle nous a permis de calculer l’influence de l’interaction du fluide avec deux ou trois carènes et aussi l’influence de la variation de la profondeur d’eau de mer sur la variation des efforts et coefficients hydrodynamiques. Une extension de ces modèles à d’autres types de structures permettrait de découvrir et mieux comprendre d’autres types de résonances notamment les ’trapped modes’.