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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Contexte

Contexte général
Un des objectifs sociétaux majeurs des générations actuelles et futures est la réduction des émissions de polluants et le contrôle de l’utilisation des ressources fossiles. Malgré les développements récents des sources d’énergie renouvelable (photovoltaïque, éolien, etc…) plus de 85% de l’énergie provient encore des ressources fossiles. Sachant que la demande mondiale d’énergie croît d’environ 2.5% par an, il est évident que la maîtrise de l’utilisation des énergies fossiles est un enjeu essentiel pour l’avenir. Un tel contexte appliqué au monde de l’aéronautique et du transport aérien a conduit en 2000 à la formation de l’ACARE (Advisory Council for Aeronautics Research in Europe) regroupant l’ensemble des acteurs de la recherche aéronautique européenne et qui a eu pour but de définir un agenda de recherche stratégique pour 2020. Les objectifs fixés sont de réduire de 50% les émissions de CO2 par passager-km, de 10dB le bruit perceptible au point de certification et de 80% les rejets de NOx entre 2000 et 2020. Les acteurs du secteur de l’aéronautique (organismes de recherche, universités, sociétés aéronautiques,…) développent ainsi de nombreux projets de recherche s’inscrivant dans le cadre de ces objectifs. L’optimisation de turbines à gaz qui sont au cœur des systèmes propulsifs aéronautiques fait partie de ces projets.

Les activités que je développe s’inscrivent dans ce contexte général. Cependant, l’optimisation des turbines à gaz est un problème multiphysique complexe avec de nombreuses interactions entre composants (compresseurs, chambre de combustion, turbines) et entre disciplines (aéro-dynamique, aéro-mécanique, aéro-thermique, aéro-acoustique). Mes travaux concernent essentiellement l’aérodynamique des compresseurs, et plus particulièrement centrifuges.
Ces travaux sont développés au sein du Groupe Turbomachines du Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique (LMFA, UMR CNRS 5509, ECL, UCB Lyon I, INSA), à l’Ecole Centrale de Lyon. Les éléments d’analyse et de compréhension qui résultent de ces recherches peuvent être intégrés par les industriels partenaires et orienter les machines du futur. L’expertise de l’équipe est reconnue au niveau national et international, par les organismes régionaux et étatiques mais aussi par les principaux constructeurs aéronautiques français. La signature d’une convention de pôle externe de recherche avec la SNECMA et Turbomeca (groupe SAFRAN) et l’obtention d’un EQUIPEX dans le cadre du grand emprunt national (EQUIPEX PHARE) constituent deux exemples significatifs de cette reconnaissance.

Activités de Recherche

Aérodynamique des turbomachines  :
Ecoulements tridimensionnels et structures tourbillonnaires ; Ecoulements supersoniques ; Aérodynamique des compresseurs centrifuges ; Interactions rotor – stator.
Instabilités des compresseurs  :
Sources et mécanismes excitateurs d’instabilités ; Développement des instabilités ; Contrôle.
Méthodes expérimentales appliquées aux turbomachines  :
Méthodes optiques (vélocimétrie Laser) ; Mesure de pression instationnaire.
Méthodes d’analyse  :
Décomposition des champs instationnaires (tensions déterministes, méthodes spectrales, POD,) ; Extraction des mécanismes physiques et modélisations analytiques ; Comparaisons résultats expérimentaux/numériques.