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Le 28 mai 2021 à 16h00

Soutenance de thèse: Martin THOMAS – ” Interactions chambre de combustion-turbine : Migration des points chauds et prédiction de l’environnement thermique pour une meilleure compréhension et conception des moteurs d’hélicoptères”

Marie LABADENS |  Administration meeting room (webex), CERFACS Toulouse (France) |  

Résumé

Cette thèse, financée par SAFRAN Helicopter Engines, se concentre sur la simulation des grandes structures de la turbulence (LES) du banc d’essai FACTOR pour étudier les interactions chambre de combustion-turbine dans le contexte des moteurs à combustion de nouvelle génération. Le banc d’essai FACTOR est un simulateur annulaire complet de combustion pauvre non réactive composé d'une turbine haute pression à un étage situé au DLR à Göttingen. Un autre banc d’essai comportant trois secteurs ou 54° du DLR annulaire complet banc d’essai est également disponible à l’Université de Florence. Les deux appareils fournissent une quantité gigantesque de données de validation. Dans cette thèse, certains aspects du LES dans les turbomachines sont étudiés en détail. Le manuscrit est divisé en deux parties traitant respectivement de la modélisation des systèmes de refroidissement et d'une analyse du champ d’écoulement dans la chambre de combustion et dans le passage des palettes haute pression. En premier lieu, un modèle d’injection de liquide de refroidissement hétérogène et homogène pour des plaques multi perforées dans les chambres de combustion est comparé aux résultats expérimentaux. Cette première étude montre que le modèle hétérogène permet une représentation plus réaliste du jet de liquide de refroidissement et devrait être conservé pour de futures simulations. Dans les moteurs à turbine à gaz, l’application de systèmes de refroidissement est non seulement obligatoire dans la chambre de combustion, mais aussi dans les premiers étages de la turbine haute pression. Dans la section suivante, le modèle d’injection hétérogène présenté précédemment est étudié comme moyen de modéliser les effets du système de refroidissement NGV sur le flux principal. Cette simulation est alors comparée à une seconde avec un système de refroidissement entièrement résolu. La deuxième partie de cette thèse traite des simulations qui s’étendent sur la chambre de combustion et les palettes haute pression et s'intéresse spécifiquement à l’impact du champ d’écoulement dans la chambre de combustion sur les palettes haute pression. L’objectif principal est ici de mieux comprendre la répartition de la température de la paroi sur la paroi de l’aube de la turbine, qui est obtenue en utilisant une analyse statistique d’ordre supérieur pour mettre en évidence les zones thermiquement critiques. Sur la base de telles LES à composants multiples couplés, une discussion est amorcée pour identifier un chemin permettant de prendre en compte l’impact de la chambre de combustion sur des simulations de palettes haute pression isolées en utilisant différentes conditions d’entrée non stationnaires reconstruites.

Mots-clés: simulation des grandes échelles, Turbomachine, interactions chambre turbine, FACTOR

Jury:

GICQUEL Laurent, CERFACS Toulouse, France – Directeur de thèse

ANDREINI Antoni, University of Florence, Italy – Rapporteur

SANJOSÉ Marlene, École de technologie supérieure, Canada – Rapporteuse

MOREAU Stephane, Université de Sherbrooke, Canada – Examinateur

BRUEL Pascal, Université de Pau et des Pays de l’Adour, France – Examinateur

GOURDAIN Nicolas, ISAE Toulouse, France – Examinateur

DUCHAINE Florent Cerfacs, Toulouse France – membre invité

KOUPPER Charlie, Safran HE Bordes, France – membre invité