Simuler le ballottement du méthane liquide dans une cuve de méthanier

Les méthaniers sont des navires de transport de gaz naturel liquéfié. Le gaz liquide est contenu dans des cuves, qui, dans le cas des méthaniers à membrane, ont une forme proche d’un cube d'environ quarante mètres de côté. Le mouvement du navire conduit à la formation de vagues de gaz liquide à l’intérieur des cuves. Ces vagues, en venant frapper les parois des cuves, peuvent  les endommager. Il s’agit d’un phénomène appelé sloshing (ballottement) correspondant à des événements rares, difficilement reproductibles mais dangereux.

La compréhension du phénomène de sloshing et l’évaluation des efforts subis par les parois passe par une meilleure compréhension des phénomènes physiques caractérisant l’écoulement.

Une façon d'évaluer l'impact du sloshing est de construire une maquette de cuve pour mesurer les efforts au niveau des parois lorsque la cuve est soumise à un mouvement reproduisant celui des navires en mer. En raison de la très grande taille des cuves embarquées dans les méthaniers, la maquette est construite à une échelle réduite.

Problème

Comment extrapoler les essais en laboratoire, conduits dans des cuves à échelle réduite et contenant un liquide et un gaz non inflammables (pour des raisons de sécurité) au cas réel ?

Solution

Eurobios a proposé de combiner approche théorique et approche numérique pour mieux comprendre le phénomène de sloshing. Une méthode innovante en hydrodynamique navale permettant d’expliquer des résultats expérimentaux  a été formulée et démontrée. Ces résultats théoriques sont illustrés grâce à des outils numériques permettant de simuler un écoulement de gaz et de liquide séparés par une interface.