Cette thèse se focalise sur un système récupérateur de l’énergie des vagues qui est constitué d’un flotteur contenant des cuves partiellement remplis d’eau. Lorsque les vagues mettent en mouvement le flotteur, un tourbillon de type vidange apparaît dans une des cuve. Pour extraire l’énergie, une turbine, reliée à une génératrice, est plongée dans ce tourbillon. Tout d’abord, le tourbillon de vidange est étudié expérimentalement dans un contenant fixe. Les hauteurs d’eau et les vitesses du liquide sont mesurées. Ces vitesses sont estimées par vélocimétrie laser (LaserDoppler Velocimetry, LDV). Cet écoulement est modélisé numériquement en résolvant les équations de Navier-Stokes dans les deux phases (eau et air) par la méthode des volumes finis (avec le logiciel OpenFOAM). L’interface entre les deux phases est déterminée par la méthode des Volume of Fluid (VoF). Des comparaisons entre les résultats de ces deux approches sont menées. Ensuite, l’écoulement à l’intérieur du système houlomoteur est étudié en plaçant une maquette du dispositif sur un Hexapode (machine capable d’imposer des mouvements à la maquette à la manière d’un flotteur en mer). Les hauteurs d’eau et les efforts hydrodynamiques sur la maquette et, le cas échéant, la puissance électrique produite sont mesurés. Ces données sont comparées aux résultats d’un modèle numérique similaire à celui utilisé pour la première campagne expérimentale mais appliqué à ce dispositif. Enfin, l’influence de la turbine sur le reste du système est étudiée et son comportement en puissance est évalué pour différents mouvements imposés. Un premier modèle numérique de cette turbine est comparé aux données expérimentales. / This thesis focuses on the physical and numerical model of a wave energy converter (WEC). This device is made up of a buoy with compartments aboard partially filled with water. When the waves move the buoy, a bathtub vortex appears in one of these compartments. The energy is harvested with a turbine placed at the vortex’s center. First, the bathtub vortex is studied numerically and experimentally in a fixed compartment. Water levels are measured using acoustics sensors and water velocities are measured by Laser Doppler Velocimetry (LDV). This flow is modeled solving the Navier-Stokes equations in the two phases (air and water) with a finite volume method (with the software OpenFOAM). The interface is determined using the volume of fluid (VoF) method. Comparisons between experimental data and numerical data are presented. Afterwards, a second experimental campaign is conducted to study the complete flow inside the WEC. Therefore a model of the inside part of the WEC is fixed at the top of a Hexapod. This device can translate and rotate the model in the same way the waves would move a buoy. Water levels and hydrodynamic forces on the model are measured. When the turbine is there, the tension delivered by its generator is measured. This experimental device is modeled numerically. This model is closed to the first one. The results are compared with experimental data. Finally, a preliminary study of the turbine shows its influence on the general flow in the WEC and the evolution of the turbine power with the imposed motion. A first model of the turbine in a fixed compartment is presented and compared with experimental data.

This paper covers information research of basic design rules of industrial wet sumps. It describes mathematical models of vortices and method for their identification and visualization. Then the author focuses on CFD modeling of surface vortices with single phase and multiphase approach with Volume of Fluid method. Basic principles of multiphase CFD modelling in OpenFOAM and ANSYS Fluent are given. Description and benchmarking of suitable turbulence models is also present. The single phase and multiphase approach were successfully validated for a simple test case of bathtub surface vortex. Satisfactory agreement with experimental data was achieved. The accuracy and behavior of both solvers were compared between each other. This gives us useful tool for evaluation of inflow condition and danger of surface vortex occurrence in wet sumps. The acquired knowledges were used to design an experimental test case with geometry similar to industrial wet sump. A map of surface vortex occurrence has been created for different operating points. One of the operating point has been used for numerical simulation (both single phase and multiphase). Partial agreement with experimental observation has been achieved.