Etude du colmatage des systèmes carburant de turboréacteurs par des suspensions denses de particules de glace / Ewen Marechal ; sous la direction de Farid Bakir et de Sofiane Khelladi et de Florent Ravelet

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : français / French

Catalogue Worldcat

Tuyaux -- Incrustations

Avions -- Turboréacteurs

Bakir, Farid (Directeur de thèse / thesis advisor)

Khelladi, Sofiane (1976-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Ravelet, Florent (Directeur de thèse / thesis advisor)

Hetet, Jean-François (Président du jury de soutenance / praeses)

Cueto, Elias (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Angelo, Yves d' (1965-.... ; chercheur en énergétique) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Aubert, Stéphane (Membre du jury / opponent)

École nationale supérieure d'arts et métiers (Organisme de soutenance / degree-grantor)

École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris) (Ecole doctorale associée à la thèse / doctoral school)

Laboratoire de Dynamique des Fluides (Paris) (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Résumé / Abstract : Dans certaines conditions de température et de débit, l’eau naturellement présente dans le kérosène va givrer l’intérieur des conduites du système carburant avion. Ces dépôts peuvent libérer des particules de glace qui sont entrainées par l’écoulement, et provoquent le colmatage des équipements hydrauliques situés en aval. Ce phénomène fut mis en évidence suite à l’accident d’un Boeing 777 en 2008, aussi sa compréhension est un enjeu important pour les acteurs de l’industrie aéronautique. Un dispositif a été spécialement conçu pour reproduire cette menace de façon quantifiée. De l’eau est atomisée dans un écoulement à basse température, puis cristallise pour former une suspension qui vient colmater différentes cibles perforées. Les températures, débits et pertes de charge sont mesurées, et le phénomène est filmé par une caméra haute fréquence. Un modèle a été réalisé à partir de cesobservations, complétées par des données issues de la littérature et de retoursd’expérience. Pour la phase fluide, les équations de Navier-Stokes incompressibles sont résolues par une approche volumes finis. Le couplage pression-vitesse est obtenu par l’algorithme SIMPLE et l’ordre élevé au moyen de la méthode MLS. La phase solide est simulée par éléments discrets. L’interaction fluide-particules repose sur une approche de type milieu poreux. Un code CFD-DEM parallèle a été développé, et les premières simulations d’écoulement en milieu granulaire sont en bon agrément avec des résultats expérimentaux.

Résumé / Abstract : Water, which exists naturally in jet-engine fuel, may freeze within theaircraft fuel pipes under certain temperatures and flow rates. The ice particles released by these deposits are entrained by the flow, and clog the hydraulics downstream. The understanding of this phenomenon, highlighted by the crash of a Boeing 777 in 2008, is an important issue for the aviation industry. Therefore a device has been designed to reproduce this threat in a controlled and quantified way. Water is atomized in low temperature jet-engine fuel and the droplets crystallize. The resulting slurry clogs different kinds of perforated targets. Temperatures, flow rates and pressure drops are monitored, and the phenomenon is filmed by a high frequency camera. A model was constructed based on these observations and data from literature and feedbacks. For the fluid phase, the incompressible Navier-Stokes equations are solved within a finite volume framework. The pressure-velocity coupling is achieved using the SIMPLE algorithm and high order of accuracy thanks to the MLS method. The solid phase is simulated using discrete elements. The fluid-particle interaction is based on a porous medium approach. A CFD-DEM parallel code has been developed to run the model. The first simulations of flow through granular media are in good agreement with experimental results.