REGIONAL NUMERICAL MODELLING OF OFFSHORE WIND TURBINE IMPACTS ON HYDRODYNAMICS AND SEDIMENT TRANSPORT

Modélisation numérique régionale de l'impact des éoliennes offshore sur l'hydrodynamique et le transport sédimentaire

Aurélie Rivier (1) , Anne-Claire Bennis (1) , Grégory Pinon (2) , Markus Gross (3) , Vanessa Magar (3)

1 M2C - Morphodynamique Continentale et Côtière
2 LOMC - Laboratoire Ondes et Milieux Complexes
3 Departamento de Oceanografia Fisica CICESE [Mexico]

The purpose of this work is to find a parameterization which is able to represent properly the modifications caused by offshore wind turbines foundations on the hydrodynamics and sediment transport at regional scales. As a case study, the regional hydrosedimentary model MARS3D is applied on an area including the future offshore wind farm of Courseulles-sur-Mer (Normandy, France). Turbines are represented in the model using two approaches. The first method takes into account monopiles directly in the mesh as dry cells and the second one uses a sub-grid parameterization method by adding drag force term in momentum equations and source terms in k-epsilon turbulence model equations. Comparisons between the results obtained by the different approaches are carried out. As expected, both show impacts on the circulation, with formation of a wake downstream, flow deceleration in front of the pile, and flow acceleration at the side edges. Near-bed erosion occurs in locations where current speeds increase due to the monopile presence, leading to an increase of suspended sediment concentration.

L’objectif de ce travail est de représenter correctement dans un modèle numérique l’impact des fondations d’éoliennes offshore de type monopile sur la circulation et le trans- port sédimentaire à l’échelle régionale. Le modèle de circulation régionale MARS3D est appliqué sur la zone du futur site éolien de Courseulles-sur-Mer (Calvados, France). Les éoliennes sont prises en compte dans le modèle en utilisant deux approches. La première méthode consiste à tenir compte directement des éoliennes dans le maillage et la seconde à paramétrer cet impact en ajoutant des termes sources dans les équations du moment et dans les équations du modèle de turbulence k-epsilon. Les résultats issus des deux tech- niques sont comparées. Les deux méthodes montrent l’impact attendu sur la circulation. Une zone de décélération est observée en amont et en aval de la pile alors que les courants sont accélérés sur les côtés. Le lit sédimentaire est érodé dans les zones où le courant est accéléré par la présence de la monopile, entraînant une augmentation de la concentration de sédiment en suspension.

Domaines: Océan, Atmosphère; Interfaces continentales, environnement

Aurélie Rivier, Anne-Claire Bennis, Grégory Pinon, Markus Gross, Vanessa Magar. Modélisation numérique régionale de l'impact des éoliennes offshore sur l'hydrodynamique et le transport sédimentaire. 14ème Journées de l'hydrodynamique, Nov 2014, Val de Reuil, France. pp.1-8. ⟨hal-02433157⟩