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Soutenance de thèse : Shubham AGARWALL : « Développement d’une méthodologie prédictive du refroidissement par film sur aubages »

  Jeudi 27 octobre 2022 à 14h30

  Thèses Cerfacs       Salle de Conférence - Jean-Claude André - CERFACS, Toulouse - France    

Lien you tube :  https://youtu.be/-1A726WNVXU

 

Résumé :

Cette thèse, financée par Safran Aircraft Engines, porte sur l’optimisation et l’étude des trous de refroidissement qui se trouve sur la première rangée de pales de turbines stationnaires par l’application de l’approche Simulations aux Grandes Échelles (SGS). Le problème industriel complexe est simplifié en un problème académique et l’étude et l’optimisation sont effectuées pour un seul trou façonné sur une plaque plate. Le manuscrit est donc divisé en deux sections. Les deux premiers chapitres du manuscrit se concentrent sur l’étude de l’écoulement du fluide à partir d’un trou de refroidissement façonné par rapport à un trou cylindrique. L’écoulement à l’intérieur de la perforation et celui sur la plaque plane sont tous deux discutés. Des techniques spectrales telles que la décomposition en modes dynamiques (DMD) sont utilisées pour identifier les modes d’écoulement les plus importants à l’intérieur du trou de refroidissement et des approches statistiques telles que les fonctions de densité de probabilité (PDF) sont construites pour illustrer le comportement thermique près de la paroi de l’écoulement instationnaire au-dessus de la plaque plate.

La deuxième partie de la thèse est ensuite dédiée à la recherche de la forme optimale du trou de refroidissement en utilisant un processus d’optimisation en combinaison avec SGS. Une technique d’optimisation bayésienne intitulée Efficient Global Optimization (EGO) basée sur l’approximation par Krigage et la fonction Expected Improvement (EI) est utilisée pour trouver le meilleur ajustement des divers paramètres qui définissent la géométrie du trou pour une performance de refroidissement maximale. La configuration numérique et la procédure d’optimisation nécessaires pour résoudre un tel problème sont également présentées. Le trou de forme optimale finalement obtenu présente une performance de refroidissement bien supérieure à celle du trou de référence. L’influence des paramètres de dimensionnement du trou façonné est également démontrée par une analyse de surface de réponse et une étude de sensibilité des paramètres basée sur les indices de Sobol. Ceci est accompagné par une comparaison de l’écoulement entre la forme optimale et d’autres formes afin d’illustrer l’influence de la forme du trou sur le refroidissement du film.

Dans l’ensemble, il est démontré que la SGS permet de capturer avec succès les phénomènes d’écoulement instationnaire caractéristiques des jets en écoulement transversal tels que le refroidissement par film et est un choix préféré pour les études d’optimisation des formes de trous.

Mot-clés : Simulations aux Grandes Échelle, trous de refroidissement façonné, film de refroidissement, optimisation

Jury:

Marlène SANJOÉ – ETSML – Rapporteur

Tom VERSTRAETE – Von Karman Institute – Rapporteur

Eva DORIGNAC – ENSMA – Examinatrice

Laurent GICQUEL – Directeur de thèse

Florent DUCHAINE – Co-directeur de thèse

Damien BONNEAU – Groupe SAFRAN – Invité