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Chain-of-coupled-oscillators approach for modelling and prediction of 3-D stochastic vortex-induced vibrations under turbulent flows

Descripción del proyecto

Modelo de predicción de las vibraciones inducidas por vórtices que afectan a las estructuras

Las vibraciones inducidas por vórtices (VIV) afectan a estructuras como puentes y aerogeneradores, ya que amplifican sus movimientos y aumentan los riesgos para la seguridad. Los modelos simplificados pasan por alto aspectos dinámicos clave, mientras que los métodos avanzados son demasiado caros para su uso habitual. En el proyecto STORM-VIV, financiado por las acciones Marie Skłodowska-Curie, se desarrollará un marco de modelización que describa las VIV como un sistema interconectado de osciladores no lineales sujetos a perturbaciones aleatorias. El equipo combinará la modelización basada en principios físicos, el refinamiento a partir de datos y la teoría de sistemas dinámicos para crear y validar un modelo de VIV, cuantificar los efectos de la turbulencia y desarrollar un solucionador rápido y de código abierto para hacer predicciones a escala real. Los resultados del proyecto mejorarán la seguridad y la sostenibilidad del diseño de estructuras, contribuyendo así a los Objetivos de Desarrollo Sostenible.

Objetivo

Across science and engineering, synchronization emerges when interacting systems in biology, physics, or social dynamics, spontaneously align their dynamics. This project focuses on a critical manifestation of synchronization, vortex-induced vibrations (VIV), occurring when alternating vortices shed from slender structures. In civil engineering it results in continuous and sustained vibrations of bridges, transmission lines, onshore wind turbines supports, tension legs of offshore wind turbines. These vibrations synchronize along the span of a structure, amplify motion, accelerate fatigue, and pose serious safety and maintenance challenges. Addressing this phenomenon is key to building resilient and environmentally responsible infrastructure.
Current design practices rely on simplified models that fail to capture three-dimensional wake dynamics and turbulence-induced randomness, both of which are essential for accurate prediction. High-fidelity computational fluid dynamics and experiments provide detailed insight but are too expensive for routine use.
This project closes this gap by developing a modelling framework that represents VIV as a chain of coupled nonlinear oscillators, subject to stochastic perturbations. The approach combines physics-informed modelling, data-driven refinement, and modern dynamical-systems theory to produce a robust, scalable tool. The research pursues three objectives: (1) develop and validate this new VIV model, (2) quantify turbulence effects through stochastic modelling, and (3) deliver a fast open solver for full-scale prediction.
The outcomes will contribute to safer and more sustainable structural designs. By advancing a tractable yet realistic methodology, the project directly supports the Sustainable Development Goals and the MSCA Green Charter, fostering infrastructure solutions aligned with global sustainability priorities, while contributing methods for broader applications in complex dynamical systems and other disciplines.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinador

UNIVERSITE DE LIEGE
Aportación neta de la UEn
€ 200 400,00
Dirección
PLACE DU 20 AOUT 7
4000 LIEGE
Bélgica
Región
Région de Bruxelles-Capitale/Brussels Hoofdstedelijk Gewest Région de Bruxelles-Capitale/ Brussels Hoofdstedelijk Gewest Arr. de Bruxelles-Capitale/Arr. Brussel-Hoofdstad
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
Sin datos

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