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Une chaire internationale de recherche sur le navire du futur

News International-French

16 Mar 2016

Centrale Nantes et Bureau Veritas annoncent la création d’une Chaire internationale de recherche sur le navire du futur en partenariat avec HydrOcean et Nextflow Software.

Cette Chaire dispose d’un financement sur 10 ans de 7,5 millions d’euros. Un montant à la hauteur des enjeux de compétitivité de la filière navale mondiale et rarement atteint à l’échelle de l’enseignement supérieur et de la recherche en France.

L’Ecole Centrale de Nantes, grande école d’ingénieurs réputée dans le domaine de l’hydrodynamique numérique et expérimentale, et Bureau Veritas, l’un des leaders mondiaux des services liés à la classification et à la certification des navires et des unités offshore, ont annoncé la création d’une nouvelle Chaire internationale de recherche en Hydrodynamique et Structures Marines pour accroître significativement la sécurité et les performances du navire du futur. Ce programme de recherche ambitieux implique également deux start-up de Centrale Nantes:

  • HydrOcean, opérateur-clé des services d’évaluation et d’optimisation des performances des navires et unités offshore, et
  • Nextflow Software, start-up dédiée à l’édition de logiciels de mécanique des fluides.

Les enjeux du domaine maritime
Que ce soit pour les navires civils ou militaires, l’ingénierie offshore ou les énergies marines renouvelables, l’hydrodynamique et les interactions hydro-structurelles ont un impact direct sur les performances et la sécurité des systèmes marins. Ces systèmes doivent par ailleurs répondre à des normes et certifications de plus en plus précises et complexes. Dans ce contexte, disposer de moyens d’évaluation numérique précis est un atout majeur pour une société de classification comme Bureau Veritas, permettant de réaliser des approbations spécifiques, de développer de nouvelles normes grâce à un accès quasiment illimité à des évaluations numériques, ou encore de proposer des services permettant d’évaluer ou optimiser des navires et structures en mer.

Un marché en forte croissance
Le marché du transport maritime mondial est gigantesque et ne cesse de croître. Il devrait représenter 2 000 milliards d’euros en 2020. Quelque 50 000 navires de commerce naviguent dans le monde entier, pour des volumes transportés de l’ordre de 9 milliards de tonnes par an, soit 90% du trafic total mondial.

En France, l’industrie de la construction et de la réparation navales emploie 42 000 personnes. Elle se situe au 6e rang mondial et au 2e rang européen du marché mondial civil et militaire.

Cela explique l’intérêt économique grandissant que représente le commerce maritime. La filière doit cependant se transformer pour rester compétitive et se développer encore davantage, le territoire maritime offrant des capacités encore inexploitées mais qu’il faut protéger avec des navires plus fiables et moins consommateurs d’énergie, alors que les circuits aériens et terrestres sont arrivés à saturation et s’avèrent jusqu’à 4 fois plus coûteux.

C’est là qu’interviennent Centrale Nantes et le Bureau Veritas avec le soutien d’HydrOcean et de Nextflow Software. L’association des 4 partenaires au sein de la Chaire Hydrodynamique et Structures Marines pour le navire du futur va rendre possible l’émergence d’innovations technologiques pour la conception, le design, la performance des navires et structures en mer, le respect de l’environnement et des normes de sécurité, la baisse du niveau de consommation de carburants, etc…

Les moyens mis en oeuvre dans la Chaire
Pour mener à bien ce programme de recherche et développement, les partenaires vont mettre en oeuvre leurs expertises et moyens uniques:
- Les bassins océaniques de Centrale Nantes, permettant de simuler des conditions de tempêtes extrêmes (houles générées les plus fortes d’Europe) sur des maquettes
- Des logiciels innovants à la pointe de la recherche en simulation numérique, développés par Centrale Nantes, le Bureau Veritas, HydrOcean et Nextflow
- Des moyens de calculs intensifs avec notamment le supercalculateur de Centrale Nantes de 10 000 coeurs, permettant la réalisation de simulations jusqu’alors hors de portée des partenaires

Un programme scientifique et technique qui allie simulation numérique et expérimentations hydrodynamiques
Sous la direction de David Le Touzé, Professeur à Centrale Nantes et Titulaire de la Chaire et sous la supervision d’un Comité stratégique, les travaux auront pour objectif de réaliser des avancées scientifiques et techniques dans la modélisation numérique et expérimentale de problématiques hydrodynamiques et hydro-structurelles dans le domaine maritime.

David Le Touzé est directeur de l’équipe « Hydrodynamique, Interfaces et Interactions » au laboratoire de recherche en hydrodynamique de Centrale Nantes, et est connu au niveau international pour son expertise sur la méthode SPH2 (Smoothed Particle Hydrodynamics) pour laquelle il a reçu en juin 2015, avec ses collègues italiens Andrea Colagrossi et Matteo Antuono de l'institut INSEAN du CNR, le prix Joe Monaghan qui récompense le meilleur article paru en revue internationale ayant apporté des avancées significatives à la compréhension théorique de la méthode SPH.

Complémentarité des moyens développés
Pour parvenir à traiter au mieux les problématiques hydrodynamiques et structurelles, les travaux de Chaire s’articuleront autour de 3 moyens complémentaires:

  • Le développement d’outils de simulation numérique. L’avantage de la simulation numérique sur l’expérimentation directe en bassin est le gain de temps et la rapidité. Cependant la fiabilité ultime et la mesure des résultats seront obtenues en bassin de houle et nulle part ailleurs. Cette complémentarité résume l’efficacité des travaux de la Chaire.
  • L’utilisation des moyens d’essais hydrodynamiques de l’Ecole Centrale de Nantes qui comptent parmi les plus grands d’Europe
  • La mise au point de méthodologies permettant de traiter un problème hydrodynamique ou hydro-structurel donné de la manière la plus efficace possible

Trois axes de recherches et développements
Le programme de travail détaillé de la chaire sera défini régulièrement par le Comité Stratégique, et portera sur les axes de recherche suivants:

  • Sécurité des navires : les thèmes abordés concerneront, entre autres, les effets de green water (embarquement d’eau sur les ponts et impacts sur les super-structures), la réponse hydro-structurelle de la poutre navire aux efforts de slamming dans la houle, les interactions houle-structure extrêmes et non linéaires, la simulation d’envahissement...
  • Corps en interactions et liaisons souples : les thèmes abordés concerneront, entre autres, le comportement des navires à couple soumis à la houle et au vent, la modélisation des ancrages et les phénomènes basse fréquence sur houle irrégulière, la pose de colis...
  • Performance sur houle: les thèmes abordés concerneront, entre autres, l’estimation de la résistance et de la puissance ajoutées sur houle, les qualités nautiques dans la houle (incluant la manoeuvrabilité sur houle), les coefficients d’amortissement sur houle...

Plus d'informations: www.ec-nantes.fr