Modélisation aérodynamique et thermique des plaques multiperforées en LES / Romain Bizzari ; sous la direction de Thierry Poinsot et de Antoine Dauptain

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : anglais / English

Catalogue Worldcat

Fluides, Dynamique des

Aérodynamique

Modélisation CFD

Poinsot, Thierry (1958-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Dauptain, Antoine (1978-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Bruel, Pascal (1960-....) (Président du jury de soutenance / praeses)

Arts, Tony (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Bataille, Françoise (19..-.... ; chercheuse en physique) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Dorignac, Eva (Membre du jury / opponent)

Braza, Marianna (19..-....) (Membre du jury / opponent)

Nicoud, Franck (1967-.... ; chercheur en génie mécanique) (Membre du jury / opponent)

Institut national polytechnique (Toulouse ; 1969-....) (Organisme de soutenance / degree-grantor)

École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse) (Ecole doctorale associée à la thèse / doctoral school)

Centre Européen de Recherche et Formation Avancées en Calcul Scientifique (Toulouse) (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Résumé / Abstract : Dans les chambres de combustion aéronautiques, le refroidissement par micro-percage est la technique privilégiée pour protéger les parois contre les gaz chauds. L’air frais provenant du contournement traverse des milliers de perforations inclinées et for- ment des micro-jets. Ces derniers coalescent en un film qui protège les parois du tube a flamme. Avec les moyens informatiques actuels, effectuer une simulation aux grandes échelles d’un moteur réel est impossible. En effet, le nombre de micro-trous est beaucoup trop important pour permettre une résolution détaillée de chacun. Des modèles numériques sont donc nécessaires. Le modèle homogène, développé en 2008, permet de simuler des plaques multiperforees avec des maillages dont la résolution est supérieure a celle du trou. Il ne permet cependant pas de représenter la pénétration ni le mélange des jets avec les gaz chauds. Pour remédier a cela, une approche hétérogène, appelée modèle a trou épaissi, a été développée au cours de cette thèse. La précision étant toujours relative au maillage, une méthode de maillage adaptatif augmentant automatiquement la résolution dans les zones clés a été propose afin d’obtenir de meilleurs résultats pour un faible surcoût. Predire la température des parois du tube a flamme est l’objectif final des ingénieurs. A cet effet, une méthodologie appelée Adiab2colo, permettant d’évaluer la température de paroi a partir d’un calcul adiabatique non résolu, a également été développée. Ces trois techniques sont maintenant couramment utilisées par Safran Helicopter Engine pour la conception des moteurs de demain.

Résumé / Abstract : Numerical simulation is progressively taking importance in the design of an aero- nautical engine. However, concerning the particular case of cooling devices, the high number of sub-millimetric cooling holes is an obstacle for computational sim- ulations. A classical approach goes through the modelling of the effusion cooling by homogenisation. It allows to simulate a full combustor but failsin representing the jet penetration and mixing. A new approach named thickened-hole model was developed during this thesis to overcome this issue. A work on improving the mesh resolution onkey areas thanks to an automatic adaptive method is also presented, leading to a clear breakthrough. In parallel, as the flame tube temperature is a cornerstone for the combustor durability,a low-cost approach is proposed to predict it. To meet the time-constraints of design, it is based on thermal modelling instead of a direct thermal resolution.