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Le 2 décembre 2022 à 14h00

Soutenance de thèse : Clovis GOUT : ‘ Méthodes numériques pour la simulation aux grandes échelles LES mono-canal d’étages de turbomachines ‘

Nathalie BROUSSET |  Salle de conférence Jean-Claude ANDRÉ, CERFACS, Toulouse |  

Lien you tube : https://youtu.be/GsRG_8fWKIM

Résumé :

L'industrie aéronautique et en particulier celle qui s’intéresse aux turbomachines cherche en permanence à optimiser l’aérodynamique pour réduire la consommation de carburant ainsi que les émissions de polluants et notamment de gaz à effet de serre. Cette recherche passe par l’étude précise des différents modules pour vérifier un certain nombre d'éléments critiques tels que la marge au pompage, les niveaux de température pour la tenue des matériaux, les domaines d'opérabilité, etc. Les simulations instationnaires, dont les simulations aux grandes échelles (SGE) font partie, sont d'excellentes candidates pour pouvoir rendre compte de toute cette complexité, en particulier les interactions entre éléments et modules d'une turbine à gaz. Cependant, le coût de calcul pour un compresseur ou une turbine est tel que ce type de simulations n'est pas accessible pour le domaine industriel. Afin de réduire ces coûts, différents choix sont possibles. Du point de vue purement géométrique, les nombres d'aubage des étages de turbomachines étant la plupart du temps premiers entre eux, il est nécessaire de simuler l'intégralité azimutale de la machine pour prédire correctement les écoulements. Ainsi, cette thèse s’intéresse à l’étude de deux méthodes de réduction de taille de domaine pour les étages de turbomachines par des approches mono ou bi canal dans l’optique de rendre plus abordables les SGE. La méthode profile transformation (PTA) permet de transmettre l'information de part et d'autre de l'interface rotor stator à l'aide d'une mise à l'échelle géométrique. L'impact de l'hypothèse est évalué analytiquement, puis sur des cas de complexité croissante depuis un cas académique jusqu'à une turbine haute-pression industrielle. La méthode basée sur la périodicité spatio-temporelle de l'écoulement, appelée hypothèse chorochronique, est ensuite étudiée. Une condition limite particulière est conçue pour la gestion des bords azimutaux et une première évaluation est menée sur un cas académique de sillages défilants. Le même cas est utilisé pour valider la méthode complète constituée du traitement chorochronique aux bords azimutaux et à l'interface rotor stator. Dans une dernière partie, les deux méthodes sont comparées sur une configuration industrielle d'un étage de compresseur haute-pression.

Jury :

Sofiane Khelladi – ENSAM Paris – Rapporteur

Marlène Sanjosé – ETS – Rapporteur

Antoine Dazin – ENSAM Paris – Examinateur

Stéphane Aubert – EC Lyon – Examinateur

Laurent Gicquel – CERFACS – Directeur

Florent Duchaine – Co-directeur

 

 

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