Projet WASANO

Dans le contexte industriel de la région nantaise, le secteur maritime est de première importance. Il entend répondre à l’objectif d’une gestion efficace et soutenable des activités en mer (sécurité, efficacité énergétique, etc.) et soutient le développement récent des énergies marines renouvelables. Au niveau local, national et international, ce secteur fait face à de nombreux défis associés à la complexité et la sévérité du milieu océanique.

Un des défis les plus importants à l’heure actuelle est de prendre en compte les conditions extrêmes dans le design des structures marines. Ces conditions environnementales, ainsi que les réponses induites, impliquent des phénomènes physiques très complexes. Il en résulte que les procédures actuelles d’évaluation des réponses extrêmes sont peu précises. Pour pallier à cette imprécision, les règlements des sociétés de classification considèrent donc des facteurs de sécurité, qui peuvent se révéler inadaptés.

Le projet WASANO s’intéresse donc au problème de la description précise et contrôlée des conditions environnementales dans le génie océanique. Pour surmonter les nombreux verrous scientifiques identifiés, le projet va proposer des méthodes innovantes pour :

• définir les états de mer responsables des réponses extrêmes des structures en mer
• reproduire ces états de mer en bassin de houle.

Cette reproduction sera faite conjointement à l’aide de simulations numériques et d’expériences à échelle réduite dans les bassins de Génie Océanique de Centrale Nantes.

En raison de la grande diversité des thématiques scientifiques nécessaires au projet (statistiques, physique fondamentale, modélisation expérimentale et numérique, etc.), il y a un besoin important de fédérer des experts dans ces différents domaines. Le projet WASANO a donc pour objectif de créer un consortium international afin d’établir des procédures de référence. Qui pourront faire partie des futures règlementations internationale. Il en résultera un apport de premier plan pour le futur de l’industrie du génie océanique :

• réduction des coûts associés à un facteur de sécurité trop important
• réduction des risques associés aux réponses extrêmes des structures en mer.

Ce partenariat international regroupe aujourd’hui 14 universités internationales de premier plan ainsi que 4 partenaires industriels. Ces derniers s’assureront de l’adéquation entre la recherche menée et les besoins de l’industrie de demain en génie océanique.

Le projet WASANO en quelques chiffres :

• 3 campagnes d'essais en bassins
• 5 thèses impliquées dans le projet dont 1 dédiée au projet entre 2022 et 2025
• 1 post-Doc dédié au projet
• 3 stages de Master

• Athanasios DERMATIS (PhD Student, École Centrale Nantes), began his PhD at LHEEA in September 2022. He works towards the development of a methodology to determine the underlying wave sequences that induce extreme responses on marine structures, using reliability analysis methods. The objective of this method is to provide an alternative to the Monte Carlo Simulations for obtaining converged short-term response statistics through high-fidelity simulations or experiments of short duration wave episodes.
• Florian HULIN  (Post-doc, École Centrale de Nantes), began a post-doctoral contract in February 2024. He defended his PhD thesis in 2024 at Ifremer Brest. His thesis was dedicated to the hydrodynamic forces generated by the impact of breaking waves on floating offshore wind turbines. He now works on facilitating the implementation of  different wave generation procedures within the potential flow solvers developed by ECN. The objective is to group the expertise of ECN regarding non-linear wave models and wave generation in a single package.
• Alessandro Guerri (MSc student, École Centrale de Nantes), began his internship at the LHEEA laboratory in February 2023. The objective of his thesis is to conduct a comparison between three different numerical methods for nonlinear wave propagation: HOS-NWT, developed by École Centrale de Nantes (ECN) and based on pseudo-spectral methods; OceanWave3D, developed by the Technical University of Denmark (DTU) and based on finite differences and IITM-FNPT2D, developed by the Indian Institute of Technology (IIT) Madras and based on finite elements. The accuracy of the solvers is evaluated with respect to experimental data from the LHEEA ocean wave tank.

• Kim, S., Bouscasse, B., de Hauteclocque, G., Ducrozet, G. and Lasbleis, M. (2024). Experimental analysis of extreme wave loads on a containership. Ocean Engineering.
  • https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2024.118031
• Dermatis, A., Leroy, V., Ducrozet, G., Bouscasse, B., Delacroix, S., Bredmose, H., and Bingham, H., 2024. “Stochastic Prediction of the Extreme Responses of a Floating Offshore Wind Turbine Using Response-Conditioned Waves”. Proceedings of the ISOPE 2024 34th International Ocean and Polar Engineering Conference. June 16-21, 2024
  • https://hal.science/hal-04631274v1
• Bouscasse, B., Dermatis, A., Ducrozet, G., de Hauteclocque, G., Lasbleis, M., 2024. Assessment of nonlinear loads and motions through response-conditioned waves: Practical applications and limits, Proceedings of the 43rd International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering. June 9-15, 2024
  • https://doi.org/10.1115/OMAE2024-128825
• Kim, Y. J., Canard, M., Bouscasse, B., Ducrozet, G., Le Touzé, D., & Choi, Y. M. (2024). High-Order Spectral Irregular Wave Generation Procedure in Experimental and Computational Fluid Dynamics Numerical Wave Tanks, with Application in a Physical Wave Tank and in Open-Source Field Operation and Manipulation. Journal of Marine Science and Engineering, 12(2), 227.
  • https://doi.org/10.3390/jmse12020227
• Wang, Y., & Ducrozet, G. (2024). Evaluating instantaneous crest phase speed in multi-directional seas through Hilbert transform. 39th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies, Scotland.
   
• Aertsens,T., Ducrozet, G., Toffoli, A., Monbaliu, J. (2023). Two-Sided Wave Generation in a High-Order Spectral Numerical Wave Tank. Proceedings of the ASME 2022 42nd International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering. June 11–16, 2023.
  • https://doi.org/10.1115/OMAE2023-100850
• Ducrozet, G., Bouscasse, B., Bonnefoy, F., Leroy, V. (2023). Methodology for the Integration of Experimental and Numerical Fluid Dynamics in the Study of a Floating Body Such As a Wind Turbine Subjected to Environmental Loads. Proceedings of the ASME 2022 42nd International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering. June 11–16, 2023.
  • https://doi.org/10.1115/OMAE2023-104676
• Aliyar, S., Ducrozet, G., Bouscasse, B., Sriram, V., & Ferrant, P. (2022). Efficiency and accuracy of the domain and functional decomposition strategies for the wave-structure interaction problem. Ocean Engineering, 266, 112568.
  • https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2022.112568
• Davison, S., Benetazzo, A., Barbariol, F., Ducrozet, G., Yoo, J., & Marani, M. (2022). Space-time statistics of extreme ocean waves in crossing sea states. Frontiers in Marine Science, 9.
  • https://doi.org/10.3389/fmars.2022.1002806
• Canard, M, Ducrozet, G, & Bouscasse, B. "Generation of Controlled Irregular Wave Crest Statistics in a Numerical Wavetank Using HOS-NWT Solver." Proceedings of the ASME 2022 41st International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering. June 5–10, 2022.
  • https://doi.org/10.1115/OMAE2022-79880
• Choi, Y., Bouscasse, B., Ducrozet, G., Seng, S., Ferrant, P., Kim, E. S., & Kim, Y. (2022). An efficient methodology for the simulation of nonlinear irregular waves in computational fluid dynamics solvers based on the high order spectral method with an application with OpenFOAM. International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, 15, 100510.
  • https://doi.org/10.1016/j.ijnaoe.2022.100510

• Numerical Wave Tanks : Comparison of different nonlinear models, mémoire de Master d'Alessandro GUERRI sous la direction de Guillaume DUCROZET, Ecole Centrale de Nantes, août 2023
  • https://hal.science/hal-04322647

1ère campagne expérimentale : "Unidirectional sea states controlled at target positions"

 

• Période : Février-Mars 2022
• Objectifs : Contrôle du spectre de l'état de mer et des statistiques de hauteurs de vagues associées à différentes positions le long du bassin
• Lieu d'expérimentation : Bassins d'essais de l'École Centrale de Nantes

2nd campagne experimentale : "Short-crested sea states"

• Period: July-August 2023 and October-November 2023
• Objectives: Assessment of the spectra and statistics of multidirectional sea states
• Experimental Facility: Ocean Engineering Tank of Ecole Centrale Nantes