DÉFI DU CLIENT
Alors que les villes côtières continuent de se développer dans le monde, améliorer la compréhension de la dynamique des vagues océaniques est devenu une question urgente pour sauver des vies et trouver des moyens de subsistance. Les tsunamis qui suivent les grands tremblements de terre sont très destructeurs, tout comme les ondes de tempête qui accompagnent les ouragans. Il ne s’agit pas de se demander si ces événements se produiront, mais plutôt quand. Par conséquent, la préparation est la meilleure défense dont l’humanité dispose, grâce au développement de structures côtières résistant aux vagues et à l’érosion et de meilleurs plans d’évacuation.
Ces objectifs décrivent la mission du NEES TRF George E. Brown, Jr., (Network for Earthquake Engineering Simulation Tsunami Research Facility) de l’Oregon State University College of Engineering O.H. Laboratoire de recherche sur les vagues de Hinsdale (HWRL) : Il s’agit de l’une des installations les plus vastes et les plus sophistiquées au monde dédiée à la recherche et à l’innovation dans les domaines de l’ingénierie côtière et océanique à la science côtière. La technologie de simulation des vagues a été mise au point à HWRL en 1971, et l’installation a fourni un soutien essentiel à la communauté de la recherche internationale depuis lors. Le travail chez NEES TRF influence la façon dont les êtres humains interagissent avec les océans, y compris où nous vivons, comment nous préservons les écosystèmes côtiers, mais aussi comment nous produisons de l’énergie.
L’échelle représente un défi principal et permanent pour la recherche en mécanique des fluides en général, et pour le NEES TRF en particulier. Une majorité d’études sur la mécanique des vagues et l’érosion côtière ne s’étendent pas avec précision à partir de modèles plus petits, il existe donc un désir constant parmi les chercheurs de développer des installations plus grandes pour des essais aussi proches que possible de la taille du prototype. Avec l’augmentation de l’échelle vient le défi de contenir les coûts, en raison des installations avancées, de la technologie et du talent requis pour prendre en charge de tels essais.
« De nombreuses capacités de test très importantes, telles que la génération des ondes longues communes aux tsunamis et aux ondes de tempête, ont fait défaut dans ce domaine car aucune installation de test n’était assez grande pour les supporter », explique le Dr Solomon Yim, professeur d’ingénierie de l’océan et structurelle à l’OSU, directeur par intérim de HWRL et chercheur senior du NEES. « C’était notre objectif, et notre défi, de continuer à nous développer pour rendre disponibles des modes de test de plus en plus utiles. ».
SOLUTIONS MTS
Au cours des quatre dernières décennies, MTS et HWRL/NEES TRF ont réalisé avec succès plusieurs extensions d’installations ensemble. Selon le Dr Yim, MTS a joué un rôle clé à chaque expansion par la planification des installations, les spécifications matérielles et logicielles, l’intégration du système et la maintenance continue.
« MTS a joué un rôle déterminant dans la réalisation des algorithmes nécessaires dans la salle de contrôle, ainsi que dans la configuration du schéma de câblage, de contrôle et d’actionnement », déclare-t-il. « MTS a été particulièrement utile pour mettre à disposition des capacités d’ondes longues définies par l’utilisateur via notre canal de grande vague, qui est une exigence clé pour les chercheurs en tsunami.
Deux systèmes d’essais massifs et à la pointe de la technologie accompagnent actuellement l’activité du NEES TRF : Un canal de grandes vagues qui permet la simulation précise des conditions d’ouragan en eau peu profonde, de tsunamis, de longues vagues et d’érosion côtière à long terme ; et un Bassin à vagues de tsunami, facilitant la simulation avancée des tsunamis pour aider les chercheurs à mieux comprendre la nature complexe et tridimensionnelle de tels événements. Étant l’un des laboratoires les plus grands et technologiquement sophistiqués au monde pour la recherche en génie côtier et océanique, le NEES TRF attire des milliers de visiteurs chaque année.
Le canal de grandes vagues mesure 104 m (342 pi) de long, 3,7 m (12 pi) de large et 5 m (15 pi) de profondeur, et a été développé conjointement par MTS et HWRL en 1972. Un ensemble de vérins hydrauliques à piston avancé sur le canal de grandes vagues a été installé en 2009, remplaçant le générateur de vagues à charnière d’origine également construit par MTS en 1972. Le nouvel ensemble de vérins produit une course et une vitesse jusqu’à 4 M (13’) par seconde.
Le bassin à vagues de tsunami actuel mesure 48,8 m (160 pi) de long, 26,5 m (87 pi) de large et 2,1 m (7 pi) de profondeur, avec 30 vérins hydrauliques MTS et 29 palettes générant une course et une vitesse maximales de 2 m (6,6 pi) par seconde.
Le Dr Yim cite le financement comme le facteur décisif pour chaque expansion. « Lorsque nous avons rédigé nos propositions, nous nous sommes fortement appuyés sur le sens technique et l’expertise de MTS en matière de planification d’installations pour nous aider à justifier la manière dont nos expansions soutiendraient les chercheurs internationaux et bénéficieraient finalement au public », a-t-il déclaré. « Je crois que nos propositions approfondies ont beaucoup à voir avec le soutien financier important que nous avons reçu à ce jour. Cela comprend deux importantes subventions d’équipement et d’instrumentation NSF d’affilée, ce qui arrive rarement. »
AVANTAGES CLIENTS
En continuant d’augmenter l’échelle et la sophistication de ses installations d’essai, le NEES TRF a permis aux ingénieurs du monde entier d’obtenir un aperçu sans précédent de la dynamique des vagues et de l’impact potentiel des événements océaniques sur l’humanité, entrainant le développement de structures plus durables et de stratégies d’évacuation plus efficaces.
« Nous pouvons couvrir ici toute la gamme des études connexes, y compris tout ce qui provient des conditions simulant des kilomètres dans l’océan à celles le long de la côte et même à l’intérieur des terres », détaille le Dr Yim. « À travers tous les changements du NEES TRF, la technologie MTS et le personnel sont restés une constante précieuse. Nous bénéficions également d’une maintenance de routine de MTS via le NEES, qui nous a aidés à gérer les coûts en maintenant nos systèmes d’essais et la disponibilité à leur maximum. »
Quant à l’avenir, le Dr Yim voit une forte probabilité d’une nouvelle expansion au NEES TRF, en particulier compte tenu du besoin urgent de poursuivre les recherches pour mieux comprendre les effets des tsunamis sur les zones côtières.
« La dynamique de la vague devient de plus en plus non linéaire à mesure que vous vous rapprochez de la côte, ce qui rend les modèles à l’échelle moins efficace, donc nos systèmes d’essais devront devenir encore plus importants » . « Et quand ce moment viendra, nous nous tournerons certainement vers MTS pour nous aider à proposer la solution, qui, espérons-le, conduira à une autre expansion. »
