Tester les structures marines flexibles ; Une étude vitale pour l'industrie océanique

Pour ceux qui travaillent dans l'industrie pétrolière et gazière extracôtière, la catastrophe de Deepwater Horizon a été un signal d'alarme majeur.

L'explosion tragique, l'incendie et la fuite sous-marine subséquente qui ont eu lieu dans le golfe du Mexique au large de la Louisiane le 20 avril 2010 auront un effet profond sur l'industrie pétrolière et gazière mondiale pour les années à venir, et incitent les leaders de l'industrie dans la région de l'Atlantique à examiner de près les dispositifs de sécurité en place dans leur secteur.

Une nouvelle étude à la Memorial University of Newfoundland & Labrador (MUN) pourrait fournir des connaissances pour aider à gérer les futures catastrophes pétrolières. Erkan Cakir et Anup Radhakrishnan sont des étudiants à la maîtrise en génie à la Memorial University. Leur projet est financé par la R&D Corporation de Terre-Neuve-et-Labrador par le biais d'un projet Ignite dirigé par le Dr Ayhan Akinturk du CNRC et le Dr Alejandro Allievi d'ACEnet.

En utilisant un système informatique puissant, les deux étudiants ont conçu une série de tests élaborés pour étudier la pertinence des structures flexibles dans l'environnement marin rigoureux. “Si nous pouvons mieux comprendre comment fonctionnent les structures flexibles submergées, cela pourrait aider dans des endroits comme le golfe du Mexique”, déclare Cakir.

Cakir et Radhakrishnan ont conçu un banc d'essai expérimental capable de transporter des structures flexibles remorquées le long d'un bassin à vagues, comme ceux disponibles à la MUN ou à l'Institut OCRE du CNRC à St. John's.

En remorquant le banc le long du bassin, ils pouvaient simuler les forces hydrodynamiques de l'océan sous l'effet des courants et des vagues – une tâche extrêmement complexe avec des structures flexibles. “Les forces des fluides dépendent de la forme de l'objet”, explique Cakir. “Mais avec une structure flexible, la forme change considérablement sous l'effet des forces environnementales sous-marines.

Vous devez calculer les forces en fonction de la forme instantanée de la structure, et c'est un processus de calcul très intensif.” Avec environ six millions de points de calcul contenus dans le modèle informatique de la structure du banc d'essai expérimental que Cakir et Radhakrishnan ont étudié, des milliards de calculs doivent être effectués. “J'ai un ordinateur de 5 000 $ sur mon bureau, mais ce n'est pas du tout assez puissant”, déclare Cakir.

L'équipe de recherche s'est tournée vers la puissance de traitement distribuée du Placentia Cluster d'ACEnet à la MUN, une ressource inestimable selon Cakir. “Ce qui nous aurait pris des mois ne nous a pris que quelques semaines, voire quelques jours dans certains cas.” Allievi est le conseiller en recherche computationnelle d'ACENET à la MUN, fournissant des conseils en calcul, en sciences et en ingénierie aux utilisateurs de Placentia.

Pour le projet sur les structures flexibles, Allievi a fourni des conseils en calcul et en ingénierie, y compris dans l'utilisation du logiciel de simulation multi-physique sophistiqué appelé ANSYS. “Sur le plan computationnel, c'est une tâche extrêmement intensive”, dit-il. “Même avec les ressources computationnelles disponibles à Placentia, cela peut prendre jusqu'à quelques mois pour compléter la simulation de l'ensemble du banc d'essai expérimental.” ACENET offre aux chercheurs et innovateurs une expertise en calcul avancé ainsi qu'un des réseaux informatiques les plus puissants du Canada.

La seule installation couvrant tout l'Atlantique canadien à fournir de tels services, ACENET est une collaboration des universités de l'Atlantique et un consortium partenaire de Compute Canada, l'organisation responsable du calcul de pointe pour la recherche au Canada. Le Placentia Cluster, dont le siège est à la Memorial University, est le plus grand cluster d'ACENET, abritant environ la moitié des 7 000 à 8 000 cœurs de CPU disponibles.

Allievi affirme que la recherche menée par Cakir et Radhakrishnan a un potentiel considérable pour l'exploration sous-marine pétrolière et gazière qui va bien au-delà des structures flexibles étudiées dans ce projet spécifique.

Le Placentia Cluster et le logiciel ANSYS peuvent être configurés pour étudier de nombreux autres problèmes liés à l'océan nécessitant des analyses complexes de flux de fluides et de structures. “Avec l'industrie extracôtière en plein essor à Terre-Neuve-et-Labrador, il y a beaucoup de projets en cours à St. John's qui pourraient certainement bénéficier de notre expertise et expérience en calcul/ingénierie.

L'amélioration de nos ressources améliorerait sans aucun doute notre capacité à fournir des résultats plus rapides aux chercheurs, innovateurs et à l'économie locale.” Cakir et Radhakrishnan ont présenté les résultats préliminaires de leurs travaux à la conférence High Performance Computing Symposium 2014 de Compute Canada à Halifax en juin.

Cakir déclare que cela pourrait servir de modèle pour les études futures de ce type – des études qui pourraient aider les ingénieurs à concevoir des dispositifs flexibles sous-marins pour contenir les déversements d'hydrocarbures. Il s'agit du type de recherche qui est d'une importance vitale pour une industrie des technologies océaniques qui génère déjà plus de 2 milliards de dollars pour l'économie de l'Atlantique canadien chaque année.