L’institut France Energies Marines
France Energies Marines est l’Institut pour la Transition Energétique dédié à l’éolien en mer. Sa mission : fournir, valoriser et alimenter l’environnement scientifique et technique nécessaire pour lever les obstacles auxquels est confronté cette filière en plein développement. Fort d’une équipe pluridisciplinaire de près de 90 collaborateurs et d’un modèle de collaboration public-privé, l’Institut a une raison d’être : la R&D, qu’elle soit collaborative ou menée dans le cadre d’une activité de services.
Contexte
France Energies Marines coordonne, avec d’autres partenaires – ENSTA Bretagne, Ifremer, Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique (LMA) de Centrale Méditerranée, RTE, SuperGrid Institute, Chantiers de l’atlantique, TotalEnergies, RWE – le projet AFOSS-DC. Ce projet vise à concevoir une première architecture de sous-station de conversion électrique offshore flottante d’export en courant continu, station nécessaire pour les futures grandes fermes éoliennes offshores situés loin des côtes.
Ce poste concerne l’étude de principe du contrôle des vibrations de la sous-station ou d’un de ses composants par un amortisseur non linéaire de type NES (Nonlinear Energy Sink) afin d’en améliorer la durée de vie.
Le contrôle vibratoire des systèmes flottants sous différents chargements (vent, houle, sismique), particulièrement des éoliennes, a fait l’objet de plusieurs études [1]. Pour des raisons de sécurité, les dispositifs passifs sont privilégiés car ne nécessitant pas d’apport d’énergie extérieur. Une grande majorité des études se focalisent sur des systèmes passifs linéaires tels les amortisseurs à masses accordés simples ou multiples, mais aussi des amortisseurs accordés liquides. Ces absorbeurs sont dimensionnés pour fonctionner sur une plage de fréquence relativement restreinte au voisinage du mode à contrôler. Un changement, même minime, des propriétés vibratoires du système à contrôler dégrade fortement les performances en termes d’atténuation de ce type d’absorbeur. Les systèmes flottants étant situés dans un environnement marin, leurs propriétés vibratoires peuvent évoluer en fonction des conditions d’opérations, du vieillissement, ou bien du fait de dommages structurels. De ce fait, les absorbeurs passifs linéaires, bien qu’offrant de bonnes performances en termes de réduction du niveau vibratoire, souffrent d’un manque de robustesse.
Afin de pallier cet inconvénient, l’utilisation d’absorbeur non-linéaires de type NES constitue une voie de recherche prometteuse. Depuis les premiers travaux de Gendelman [2], les absorbeurs de type NES ont reçu une attention croissante de la part à la fois de la communauté académique et industrielle [3-5]. Un absorbeur de type NES peut être vu comme une extension d’un amortisseur à masse accordée, corrigeant à la fois sa masse relativement élevée (10% de la masse dynamique du système à contrôler) et son manque de robustesse vis à vis des variations des propriétés mécaniques du système à contrôler. C’est un absorbeur de faible masse (1 à 2 %) par rapport au système à contrôler et dont la raideur de couplage est fortement non-linéaire de type cubique. Ces caractéristiques permettent à l’absorbeur d’entrer en capture de résonance avec le système à contrôler quelle que soit sa fréquence de résonance en faisant un dispositif intrinsèquement large bande [6], particulièrement adapté au contrôle des sous-stations flottantes type TLP dont la masse considérable impliquerait des absorbeurs linéaires très lourds et encombrants. Ce comportement large bande s’accompagne néanmoins de deux effets parasites limitant à l’heure actuelle la performance de ces absorbeurs [7] :
- Un effet de seuil d’activation rendant le système inopérant aux faibles niveaux vibratoires.
- La présence de résonances détachées à des niveaux vibratoires élevées pouvant présenter un risque pour la structure à contrôler.
- Ces deux effets parasites sont intimement liés puisque la diminution du seuil d’activation favorise l’apparition de la résonance détachée.
- Des études préliminaires ont montré que l’utilisation d’un amortissement non-linéaire pouvait conduire à la diminution voire à la suppression complète de la résonance détachée sans modifier les caractéristiques d’atténuation large bande du NES [8,9].
Description du poste
Dans le cadre de ce contrat, la personne retenue sera en charge des tâches suivantes :
- Phase 1 (1 mois) : Analyse bibliographique des systèmes d’absorption existants dans l’industrie Oil & Gas et dans l’industrie de l’éolien offshore, dont TLP (Tension Leg Platform).
- Phase 2 (5 mois) : Développement d’un modèle simplifié à 2 degrés de liberté (ddl) destiné à la description du mouvement principal à contrôler sur la plateforme et du NES avec raideur et amortissement non-linéaire.
Les livrables à produire par la personne retenue seront les suivants :
- Une étude d’état de l’art incluant la bibliographie du concept TLP, des solutions d’absorption existantes ainsi que les principes retenus pour les calculs.
- Une section d’un rapport décrivant le modèle simplifié du système à 2 ddls (système principal et absorbeur) ainsi que les outils dédiés aux calculs
- Un rapport d’essais numérique incluant les résultats de l’optimisation de l’absorbeur ainsi que des pistes d’implémentations pratiques d’un tel absorbeur.
La personne retenue sera supervisée par des chercheurs et ingénieurs du LMA et France Energies Marines.
Profil et compétences
Formation initiale : Ingénieur/Master 2 en Acoustique ou en Mécanique vibratoire avec idéalement un Doctorat
Connaissances spécifiques
Requises :
- Mathématiques appliquées
- Dynamique Non-Linéaire
- Programmation en langages calculs numériques et symboliques avancés (Matlab, Mathematica ou équivalents)
Souhaitables :
- Dynamique des structures
- Acoustique
- Connaissance des NES
Qualités professionnelles
- Capacité de rédaction de rapports et d’articles scientifique en anglais
- Rigueur scientifique
- Capacité d’adaptation à de nouvelles disciplines
- Initiative, curiosité scientifique et esprit multidisciplinaire
- Goût pour la recherche et le travail d’équipe
- Aisance pour s’exprimer, convaincre les autres et communiquer dans un contexte collaboratif
Informations pratiques
- Type de contrat : Contrat à durée déterminée (CDD)
- Durée du contrat : 6 mois
- Date de prise de poste : 7 octobre 2024 (date flexible)
- Date limite de candidature : 1er septembre 2024
- Lieu de travail : Le poste est basé à Marseille, principalement au LMA (environ 80% du temps) avec des périodes de travail à France Energies Marines (environ 20% du temps)
Conformément à la réglementation, à compétences égales, la priorité sera donnée aux personnes en situation de handicap.
Modalités de candidature
Les dossiers de candidatures doivent être composés d’un CV et d’une lettre de motivation.
- Pour candidater, rendez-vous sur le site web de France Energies Marines à la rubrique Nous rejoindre.