Exploring vibro-jetting for wind turbine monopile installation using MigFlow software

Details

Supervisors

Legat, Vincent ; Lambrechts, Jonathan

Faculty

Ecole polytechnique de Louvain

Degree label

Master [120] : ingénieur civil en génie de l'énergie , à finalité spécialisée

Abstract

Ce mémoire étudie le vibro-jetting, une technique d'installation des monopieux d'éoliennes offshore consistant à injecter de l'eau sous pression près de la pointe du pieu pour fluidiser localement le sol et réduire la résistance à la pénétration. Le procédé est modélisé numériquement à l'aide du logiciel MigFlow, qui couple une méthode des éléments finis particulaires (PFEM) pour le fluide à une méthode des éléments discrets (DEM) pour la phase granulaire, en deux dimensions. L'analyse caractérise d'abord les régimes hydrodynamiques induits par le jet — filtration de Darcy, transition de Forchheimer et fluidisation généralisée — en identifiant le rapport entre vitesse d'injection et vitesse minimale de fluidisation (v_inj/v_mf) comme paramètre de contrôle adimensionnel, validé par la corrélation d'Ergun. Les forces exercées par les grains sur le pieu sont ensuite quantifiées pour une gamme de débits croissants, en configurations monodisperse et polydisperse, révélant l'existence d'un débit optimal au voisinage du seuil de fluidisation. Une analyse de sensibilité aux conditions aux limites et à une surcharge de surface complète l'étude. Enfin, une mise à l'échelle vers un monopieu réel estime le gain énergétique du vibro-jetting par rapport au battage par impact à environ un ordre de grandeur une fois l'assistance vibratoire prise en compte. Les résultats confirment le potentiel du procédé pour réduire l'énergie d'installation et les nuisances acoustiques sous-marines.