Au sein de IRDL, Franki Lionel Tausse Kamdoum a étudié la réponse hydroélastique de structures tubulaires métalliques face à des impacts hydrodynamiques.
L'Essentiel : Au sein de IRDL, Franki Lionel Tausse Kamdoum a étudié la réponse hydroélastique de structures tubulaires métalliques face à des impacts hydrodynamiques.
Franki Lionel Tausse Kamdoum, chercheur·e au sein de IRDL (Institut National Polytechnique de Bretagne).
Thèse soutenue en 2026 à l'école doctorale École doctorale Sciences pour l'ingénieur et le numérique.
Référencée dans le réseau ABES/STAR, cette thèse répond aux critères de rigueur de l'enseignement supérieur français.
Contexte et Problématique
L'impact hydrodynamique entre une structure tubulaire et un fluide constitue un problème complexe, marqué par un couplage non linéaire entre la dynamique des structures et l'écoulement des fluides. Ce phénomène présente des défis significatifs en raison des divers régimes de réponse observés, qui peuvent varier entre des situations impulsionnelles, dynamiques ou quasi statiques. Ces variations dépendent de plusieurs facteurs, notamment la vitesse d'impact et l'angle d'incidence, rendant la modélisation de ces interactions délicate. Bien que des outils numériques, tels que la dynamique des fluides computationnelle (CFD), soient largement utilisés, leur validation dans le cadre d'événements transitoires rapides demeure insuffisante. Par conséquent, le développement de modèles semi-analytiques et la collecte de données expérimentales dans des configurations simples sont des enjeux cruciaux pour améliorer la compréhension de ces phénomènes.
La thèse de Franki Lionel Tausse Kamdoum, réalisée à l'Institut National Polytechnique de Bretagne, se concentre sur l'étude de la réponse hydroélastique de tubes cylindriques soumis à un impact hydrodynamique sur une surface libre au repos. Cette recherche vise à établir un cadre théorique et expérimental pour mieux appréhender les interactions entre les fluides et les structures tubulaires, particulièrement dans des conditions contrôlées.
Méthodologie
L'approche méthodologique adoptée dans cette thèse repose sur le développement d'un modèle semi-analytique qui intègre des outils théoriques éprouvés. Le modèle s'appuie sur une poutre d'Euler–Bernoulli et un modèle d'impact de type Wagner. Le chargement hydrodynamique est traité par une méthode des tranches, permettant d'exprimer l'effort en fonction de la déflexion, de la vitesse et de l'accélération de la structure. Cette approche s'inspire du modèle de Logvinovich modifié, enrichi par un concept de prolongement par corps fictif, afin de prendre en compte la séparation de l'écoulement.
La résolution du problème d'impact est réalisée à l'aide d'une décomposition modale, ce qui permet d'analyser les mécanismes de couplage hydroélastique, notamment l'amortissement hydrodynamique. Pour valider ce modèle, une campagne expérimentale a été menée à l'aide de la machine de choc hydraulique de l'ENSTA. Des tests ont été réalisés avec des impacts horizontaux et inclinés, permettant une comparaison directe entre les résultats théoriques et les mesures expérimentales.
Résultats Principaux
Les résultats de cette recherche mettent en évidence plusieurs aspects clés de la réponse hydroélastique des structures tubulaires face à un impact hydrodynamique. Le modèle semi-analytique développé a permis de simuler avec précision les régimes de réponse des tubes cylindriques sous différents scénarios d'impact. La comparaison entre les données expérimentales et les simulations numériques révèle la pertinence du modèle tout en mettant en lumière certaines de ses limites.
Les tests expérimentaux ont montré que les régimes de réponse des structures peuvent être fortement influencés par les conditions d'impact, notamment la vitesse et l'angle d'impact. Les résultats expérimentaux indiquent également une interaction complexe entre la dynamique de l'écoulement et la déformation de la structure, soulignant l'importance d'une modélisation précise pour anticiper la réponse des structures tubulaires.
L'influence du couplage hydroélastique a été particulièrement marquée, avec des variations significatives observées dans les réponses mesurées en fonction des configurations d'impact. Ce couplage a révélé un comportement non linéaire, rendant nécessaire une approche adaptée pour chaque situation d'impact.
Discussion et Perspectives
Les travaux de Kamdoum ouvrent des perspectives intéressantes pour l'ingénierie maritime et la construction, où la compréhension des impacts hydrodynamiques sur les structures tubulaires est essentielle pour garantir la sécurité et la durabilité des infrastructures. La modélisation semi-analytiques développée dans cette recherche pourrait servir de base pour la conception de structures plus résistantes face à des événements extrêmes.
Des recherches futures pourraient se concentrer sur l'extension du modèle pour inclure des effets supplémentaires, tels que ceux liés à des matériaux composites ou à des géométries complexes. De plus, l'intégration de techniques de mesure avancées pourrait permettre d'affiner encore davantage la validation des modèles, en capturant des phénomènes transitoires difficiles à observer.
Finalement, l'amélioration continue des modèles semi-analytiques et leur validation expérimentale sont des étapes cruciales pour répondre aux défis posés par les impacts hydrodynamiques. Cela pourrait également favoriser le développement de solutions innovantes pour la protection et la résilience des structures face aux aléas environnementaux.
Accéder à l'étude complète
Sources et accès
Franki Lionel Tausse Kamdoum. Etudes expérimentale et théorique de la réponse hydroélastique de structures tubulaires métalliques suite à un impact hydrodynamique. Mécanique des fluides [physics.class-ph]. École Nationale Supérieure de Techniques Avancées, 2026. Français. ⟨NNT : 2026ESTA0002⟩. ⟨tel-05624996⟩