Étude des modes propres et de la réponse forcée d’une éolienne offshore flottante soumise à une houle de direction croisée par rapport à celle du vent

Study of natural modes and forced motions of an offshore floating wind turbine subjected to crossed waves relatively to the wind

Laboratoire de Mécanique des Fluides, Ecole Centrale de Nantes - 1 rue de la Noë BP 92101 - 44321 Nantes Cedex 3
email : maxime.philippe@ec-nantes.fr - aurelien.babarit@ec-nantes.fr - pierre.ferrant@ec-nantes.fr

Résumé

Cette étude présente une analyse dynamique d’un ensemble composé d’une éolienne, d’un flotteur, et d’un système d’ancrage, afin d’étudier l’influence sur le système, d’une direction de houle croisée par rapport à celle du vent.

Les efforts hydrodynamiques sont calculés par la théorie linéaire en domaine fréquentiel. Les efforts aérodynamiques sont pris en compte en augmentant l’amortissement et la raideur hydrodynamique par un amortissement aérodynamique et une raideur gyroscopique. Une analyse modale du système permet de connaître les fréquences propres et les modes propres du système amorti. Ceci permet d’expliquer les mouvements couplés obtenus en régime forcé ; en particulier cela permet de comprendre quels modes sont excités par quelles fréquences et quelles directions de houle.

Abstract

This study deals with a coupled dynamic analysis of a body consisting of a wind turbine, a floater and an anchoring system in order to investigate the effect on the system of crossed waves relatively to the wind.

Hydrodynamic loads are calculated by linear frequency domain approach. Aerodynamic effect is taken into account by in-creasing hydrodynamic damping and restoring matrices with aerodynamic damping and gyroscopic stiffness. A modal analysis of the system let us know the natural frequencies and natural modes of the system. It explains the coupled motions obtained in forced motion ; particularly it explains which modes of motions are excited by which wave frequency and di-rection.