Ecole doctorale

ECOLE DOCTORALE

« Mécanique, Energétique, Génie Civil, Procédés »

Vous êtes cordialement invités à la soutenance de la thèse de

Julien PILET
Le 22 janvier 2014 à 10h30

Salle des Thèses de l’ISAE

Analyse du comportement moteur stabilisé en windmilling

par couplage de modèles thermodynamiques et simulations numériques
Résumé
L’étude des performances moteur repose traditionnellement sur des modèles de cycle thermodynamique et l’utilisation de champs caractéristiques pour décrire le comportement de sous-ensembles élémentaires (compresseurs, turbines, …). Ces modèles simplifiés permettent de prendre en compte les équilibres et interactions entre les différents composants de la turbomachine et ses effets technologiques. En pratique, ces caractéristiques sont issues de techniques d’interpolation/extrapolation (par exemple la méthode MFT) de données d’essais ou de calculs aérodynamiques (1D, 2D ou 3D), le plus souvent disponibles seulement autour du point de fonctionnement nominal. Par conséquent, la représentativité de ces caractéristiques n’est pas toujours satisfaisante pour simuler des points de fonctionnement en forte hors adaptation, comme les ralentis ou le windmilling.

A l’inverse, les outils de calcul aérodynamique 3D sont capables de simuler des écoulements plus complexes pour tout point de fonctionnement (proche du nominal). Toutefois, leur utilisation est en pratique limitée aux différents sous-ensembles pris séparément, en raison des temps de restitution particulièrement longs pour la simulation d’un moteur complet. Par conséquent, les interactions entre composants ne sont pas prises en compte, d’où la difficulté de prévoir les performances du système propulsif dans son intégralité.

L’objectif de ce travail est d’une part de combler ce besoin d’outils de prévision fiables des performances moteur pour des fonctionnements en très forte hors-adaptation et, d’autre part, d’analyser la phénoménologie des écoulements en windmilling. Ce fonctionnement moteur est relativement méconnu et pourtant il est déterminant dès la phase de conception d’un turboréacteur puisque la connaissance des conditions à l’entrée de la chambre de combustion détermine le volume de la zone primaire de combustion nécessaire pour garantir le domaine de rallumage en vol. L’étude est réalisée sur le turboréacteur DGEN 380 de la société Price Induction et comporte à la fois une partie numérique et une partie expérimentale sur le banc d’essai de l’ISAE.

L’étude numérique a établi les bases d’une méthodologie de couplage fort entre le code CFD 3D CEDRE et l’outil cycle PROOSIS tandis que l’étude expérimentale a fourni des données de comparaison et d’analyse de l’écoulement en windmilling, notamment à travers le fan, son redresseur et la séparation des flux qui s’ensuit.

Mots-Clés:

Turbomachines, Performances Moteur, méthode MFT (map fitting tool), CFD, windmilling, auto-rotation, couplage, zooming, CEDRE, PROOSIS

Etablissement d’inscription : Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace
Composition du Jury:

M. Cazalens	Expert Snecma, HDR, Professeur associé INSA de Rouen	Président
P. Bruel	CR CNRS, HDR, Université de Pau et des Pays de l’Adour	Rapporteur
F. Lemoine	Professeur des Universités, LEMTA, Université de Lorraine	Examinateur
T. Arts	Professeur, Directeur du TU, Von Karman Institute, Belgique	Examinateur
X. Carbonneau	HDR, Professeur à l’ISAE, Toulouse	Examinateur
N. Garcia Rosa	Ingénieur de recherche à l’ISAE, Toulouse	Co-directeur de thèse
G. Lavergne	HDR, Professeur à l’ISAE, Toulouse	Directeur de thèse