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CIFRE SAFRAN – Simulation aux grandes échelles des pertes dans une cascade de turbine basse pression haute vitesse pour les nouvelles architectures de moteurs aéronautique

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Niveau requis : Master ou école d'ingénieur
Date de début : 1 octobre 2024
Durée de la mission : 3 ans
Rémunération : CIFRE SAFRAN

Simulation aux grandes échelles de la cascade d’aube SPLEEN avec écoulement de purge.

Dans les turbines à gaz aéronautiques, de l'air en provenance du compresseur est  injecté dans des cavités au niveau du moyeu des turbines axiales afin d’empêcher l’ingestion de gaz chauds dans les espaces inter étages et ainsi garantir leur intégrité face aux dommages thermiques. Cette injection dite de purge induit des interactions avec les écoulements dans la veine principale se traduisant par des pertes supplémentaires dans la turbine.

L’institut von Karman et Safran ont mené dans le cadre du projet Européen SPLEEN des campagnes de mesure expérimentales pour caractériser les écoulements dans une cascade de turbine basse pression haute vitesse représentative des nouvelles architectures de moteur. Deux actions au CERFACS ont permis de mettre en place des premières simulations de cette base de données :

  • La simulation aux grandes échelles d’une tranche représentative de l’écoulement à mi-hauteur de l’aubage en prenant en compte l’interaction entre un barreau défilant et l’aubage en vue de reproduire les interactions rotor/stator (publication Boudin et al. ETC 2023),
  • La simulation aux grandes échelles de la totalité de l’envergure de l’aubage avec prise en compte ou non de la cavité et de l’écoulement de purge (voir image, rapport de stage D. Perkins 2023).

Dans ces deux campagnes de calcul, la simulation aux grandes échelles a permis de reproduire fidèlement les écoulements mesurés par le VKI et d’investiguer plus en profondeur les écoulements et pertes associées.

L'objectif de ce stage est de continuer à investiguer cette thématique par le biais du calcul numérique haute fidélité (simulation aux grandes échelles). Pour cela, le stagiaire apprendra la Simulation aux Grandes Echelles (SGE) avec les chercheurs du CERFACS via le code AVBP. Ensuite il reprendra les simulations numériques sur la configuration de cascade de stators avec un écoulement de purge mise en place dans le stage de D. Perkins en vue d’ajouter les barreaux défilants. Des analyses fines des écoulements seront réalisées afin d’améliorer la compréhension des écoulements induits et des pertes associées sur la base des travaux de thèse réalisés par M. Fiore et M. Harnieh.

Compétences et aptitudes demandées :

  • Mécanique des fluides
  • Aérodynamique
  • Turbomachines
  • Simulation numérique
  • Écoulement compressible
  • Esprit d’analyse et de synthèse
  • Capacité d'innovation
  • Aptitudes à travailler en autonomie et en équipe
  • Rigueur
  • Qualités relationnelles

Envoyer CV, lettre de motivation et lettres de recommandation à florent.duchaine@cerfacs.fr