Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique - UMR 5509

LMFA - UMR 5509
Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique
Lyon
France


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Banc d’essais ECL-B3 (3000 KW) pour soufflante à échelle réduite (Equipex PHARE)

Responsable : Xavier OTTAVY
2nd contact : Benoît PAOLETTI
Partenaires : ECL, UCBL, INSA, ENS, Institue Carnot I@L, Snecma, EDF

L’amélioration des moyens de transports et de production d’énergie est un enjeu sociétal fort. Au sein de ces moyens, les machines tournantes occupent une place centrale. Pour répondre à cet enjeu, il est essentiel que la technologie des machines tournantes innove et progresse sur les thèmes suivants : rendement énergétique, sécurité et impact environnemental. S’agissant du secteur de l’aéronautique, soulignons l’importance prise par les pollutions environnementales et rappelons qu’au niveau Européen, le groupe ACARE (Advisory Council for Aeronautics Research in Europe) a fixé à l’horizon 2020, l’objectif de réduire de 50% les émissions de CO2, de 80% les émissions de NOX et de moitié le bruit perçu (10 EPNdB). Les prochaines avancées scientifiques et techniques se feront en repoussant les limites dans des zones de comportements extrêmes. En effet, les marges de sécurité excessives, liées à une absence de maîtrise des incertitudes, excluent actuellement le domaine de fonctionnement des machines tournantes de certaines zones à haut rendement énergétique. Il convient donc d’identifier et de savoir traiter avec anticipation les problèmes scientifiques complexes qui y sont associés afin d’accroître ainsi nos capacités à développer une conception virtuelle fiable.

L’entrée dans les zones de comportement extrêmes fait apparaître deux verrous scientifiques majeurs. Le premier concerne l’étude des précurseurs et le développement des instabilités conduisant à la rupture. Le second concerne le couplage entre les approches aérodynamique, acoustique et structurelle. Ces champs scientifiques sont rarement couverts par des essais expérimentaux représentatifs car ils souffrent de la grande complexité induite par les approches multi-disciplinaires et, dans le cas de rupture, du caractère explosif et destructeur de l’essai lui-même. Le manque de données fiables et pertinentes a pour conséquences un manque de robustesse et de précision des simulations numériques indispensables à une conception et une optimisation maîtrisée de ce type de système. En effet, la plupart des bancs d’essais en laboratoire sont généralement conçus pour n’accepter aucun phénomène de rupture et ne sont souvent en similitude que vis-à-vis d’une seule physique. Il n’existe pas à ce jour de banc d’essais qui soit en similitude sur plusieurs physiques (matériaux, mécanique, aérodynamique, acoustique) qui permettrait de tester convenablement les couplages et les mécanismes d’instabilité qui en découlent.

Cet axe de recherche a conduit à la mise en place de l’Équipement d’Excellence PHARE (Plate-forme macHines tournantes pour la mAîtrise des Risques Environnementaux), constitué de 3 bancs d’essais, dont l’un d’eux est spécifiquement dédié à l’étude de trois thèmes scientifiques : les instabilités aérodynamiques, les instabilités aéroélastiques et les signatures aéroacoustiques. Ce banc sera implanté sur le campus de l’Ecole Centrale de Lyon et permettra l’entrainement d’un véhicule d’échelle 1/3 représentatif des soufflantes aéronautique.

Vous pouvez trouver une description complète du projet lié à ce banc d’essais en téléchargeant ce document pdf : Présentation du projet PHARE-2 - banc d’essais ECL-B3.
Ce document ne concerne que le banc d’essais lié aux essais aérodynamique, aéroacoustique et aéroélastique de l’Equipex PHARE, qui possède deux autres bancs.

Vous pouvez trouver une vidéo détaillant la mise en place des différents éléments du système d’entrainement en téléchargeant la video au format wmv : Installation Système d’entrainement PHARE-2 - banc d’essais ECL-B3.