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

Description du projet

Modèle prédictif des vibrations induites par les tourbillons affectant les structures

Les vibrations induites par les tourbillons (VIV) affectent des structures telles que les ponts et les éoliennes, amplifiant leurs mouvements et augmentant les risques pour la sécurité. Les modèles simplifiés ne rendent pas compte de dynamiques essentielles, tandis que les méthodes avancées sont trop coûteuses pour une utilisation courante. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet STORM-VIV développera un cadre de modélisation représentant les VIV comme un système interconnecté d’oscillateurs non linéaires soumis à des perturbations aléatoires. En combinant une modélisation fondée sur la physique, un perfectionnement guidé par les données et la théorie des systèmes dynamiques, le projet développera et validera un nouveau modèle de VIV, quantifiera les effets de la turbulence et fournira un solveur rapide et ouvert pour des prédictions à l’échelle réelle. Les résultats du projet amélioreront la sécurité et la durabilité des conceptions structurelles et contribueront aux objectifs de développement durable.

Objectif

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.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

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

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinateur

UNIVERSITE DE LIEGE
Contribution nette de l'UE
€ 200 400,00
Adresse
PLACE DU 20 AOUT 7
4000 LIEGE
Belgique
Région
Région de Bruxelles-Capitale/Brussels Hoofdstedelijk Gewest Région de Bruxelles-Capitale/ Brussels Hoofdstedelijk Gewest Arr. de Bruxelles-Capitale/Arr. Brussel-Hoofdstad
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée

Partenaires (1)