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

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Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique
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Soutenance de thèse Ecole Centrale Lyon

Etienne Tang

Mardi 13 décembre 2016 - 14h - ECL - Amphi 201

Etienne Tang

Modélisation et Analyse de l’Interaction Turbine HP-Anneau de Roue

Jury :
Eva Dorignac, Professeur, Université de Poitiers
Rémy Dénos, Policy Officer, Commission Européenne
Tony Arts, Professeur, Institut Von Karman
Julian Scott, Professeur, Ecole Centrale de Lyon
Mickaël Philit, Ingénieur, Safran Helicopter Engines
Ghislaine Ngo Boum, Ingénieure, Centrale Innovation
Isabelle Trébinjac, Professeure, Ecole Centrale de Lyon


Résumé :
L’influence de certains effets technologiques sur les performances d’une turbine n’est pas encore bien comprise. Des essais ont montré une sensibilité inattendue du rendement à certains paramètres géométriques dans un étage de turbine haute pression dont l’anneau de roue forme une cavité reliée à la veine dans l’espace inter-grilles, dans laquelle est injecté de l’air de refroidissement. Cette thèse a pour but d’expliquer ce comportement.

La problématique a été traitée à l’aide de simulations numériques RANS instationnaires, réalisées avec le code elsA. Dans un premier temps, seule une partie de la cavité a été simulée, ce qui la ramène à une simple injection d’air de refroidissement dans la veine par une fente axisymétrique. Ces calculs ont montré que le tourbillon de passage au carter et l’écoulement de jeu dans le rotor sont impactés, et deviennent fortement instationnaires. Les mécanismes d’interaction entrant en jeu sont détaillés, et l’effet sur les pertes est discuté.

Des calculs prenant en compte la cavité entière ont ensuite été mis en place. Ils ont permis d’identifier une structure composée de poches de gaz de veine ingéré dans la cavité et de zones d’éjection d’air de refroidissement, tournant à une vitesse inférieure à celle du rotor, et manifestement générée par une instabilité. Des structures semblables avaient déjà été identifiées dans des turbines par de nombreuses études concernant des cavités inter-disques au moyeu, mais c’est ici la première fois qu’un tel comportement est obtenu dans une cavité composée de parois fixes et débouchant au carter. L’effet de cette structure sur l’écoulement dans la veine est qualitativement identique à celui obtenu par les simulations avec seulement une partie de la cavité mais l’intensité et la fréquence des phénomènes d’interaction entre l’air de refroidissement injecté et l’écoulement principal sont modifiés par la rotation de la structure dans la cavité.

Agenda

  • Mardi 13 décembre 14:00-16:00 -

    Soutenance de thèse : Etienne Tang

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