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

LMFA - UMR 5509
Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique
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Modélisation de l’effet de jeu radial de sommet de roue mobile sur les performances aérodynamiques d’un compresseur

Thématique 2 - Aéroélasticité et Couplage Acoustique
Période 02/10/2017-01/10/2020
Contact(s) BOUDET Jérôme
Doctorant MONTSARRAT Christophe
Partenaire(s) ONERA (Julien Marty) et Safran Aircraft Engines (Eric Lippinois)


On s’intéresse ici aux écoulements de jeu en tête de rotor, impliqués dans environ 30% des pertes sur les compresseurs. L’espace fonctionnel entre le carter et le sommet des aubes de rotor, qui assure la bonne rotation des rotors, est responsable de la formation d’un tourbillon de jeu venant perturber une partie de l’écoulement proche du carter. Il induit des pertes importantes sur le rendement de la machine et son opérabilité. Le lien entre ce type d’écoulements et la naissance d’instabilités dans les compresseurs motive une étude poussée des mécanismes intervenant dans cette région.

Les objectifs de la thèse sont multiples : il s’agit d’une part de mieux comprendre les phénomènes physiques intervenant dans la zone de jeu pour mieux quantifier les pertes associées puis d’identifier plus clairement ce qui, dans l’évolution de ces écoulements avec le vannage, mène vers les instabilités. La thèse se découpe en deux parties :

- La compréhension qualitative passe par une étude de sensibilité à un ou deux paramètres de l’écoulement influant le plus sur les pertes dans le jeu. On s’intéresse dans cette thèse à l’influence de la taille du jeu à travers des simulations haute-fidélité.

- Une étude de l’état de l’art sur les modèles analytiques existants et le développement d’une méthode numérique basse fidélité (méthode des panneaux) appliquée aux écoulements de jeu.

L’objectif final est d’utiliser les deux fidélités afin d’améliorer la compréhension des écoulements de jeu et d’être en mesure d’apporter un outil basse-fidélité rapide et fiable pour l’optimisation des dessins de rotors de compresseur dès la phase de préconception.



Figure 1 : Schéma explicatif de la formation du tourbillon de jeu



Figure 2 : Illustration des tourbillons dans la zone de jeu issues d’un critère Q d’un calcul ZDES réalisé pendant la thèse

Documents et publications associés


C. Montsarrat, J. Marty, J. Boudet, E. Lippinois, X. Ottavy. \textitHybrid (ZDES) Simulation of Tip-Leakage Flow in an Axial Compressor, 14th International Symposium on Experimental COmputational Aerothermodynamics of Internal Flows (ISAIF), July 8-11, 2019, Gdansk, Poland.

C. Montsarrat, B. Deveaux, J. Boudet, J. Marty, E. Lippinois. \textitVortex Lattice Method for the Calculation of the Tip-Leakage Flow : Evaluation on a Single Blade, ASME TurboExpo 2020, Turbomachinery Technical Conference and Exposition, June 22-26, 2020, London, United Kingdom.