Méthode inverse pour la conception aérodynamique d'éléments de turbomachines

par Mohamed Yassine Matjinouche

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Francis Leboeuf.

Soutenue en 1992

à l'Ecully, Ecole centrale de Lyon .


  • Résumé

    Beaucoup de méthodes de dessin utilisées par les ingénieurs en matière de conception d'éléments de turbomachines sont basées sur les hypothèses classiques 'quasi-tridimensionnelles' (surfaces aube à aube axisymétrique). Il a été montré récement que cette hypothèse n'était pas pertinente pour certains éléments de turbomachines, et qu'il pouvait être plus axact de les considérer comme des canaux isolés. La nécessité d'une méthode inverse pour de tels passges est alors clairement apparue, la présente étude tente de satisfaire cette nécessité. La méthode développée dans le cadre de ce travail, repose sur le calcul du champ aérodynamique (vitesse, pression statique) autour d'une ligne moyenne. Pour cela, un développement en série de Taylor est effectué sur les composantes du champ. Les termes du développement sont calculés jusqu'à un degré fixé par l'utilisateur. Les équations d'Euler sont dérivées autant de fois que nécessite le degré imposé puis sont discrétisées par une méthode aux différences finies. Le système résultant n'est pas fermé. Cette non fermeture est utilisée pour imposéz à l'écoulement certains desiderata par le biais de relations dites arbitraires. Ces relations peuvent prendre la forme de minimisation d'une vitesse de transpiration, on obtient alors un calcul direct. Ainsi, il a été possible de rendre compte de l'importance des effets des écoulements secondaires et de la validité limitée des hypothèses quasi-3D. D'autres types de relations conduisent à des calculs inverses ou semi-inverse. Ainsi, il a été possible d'imposer à l'écoulement à titre d'exemple, une rotation solide, une réduction de charge sur les cotés d'un coude , ou encore une distribution de charge variable. Une expérimentation numérique a été faite afin de mieux cerner le comportement du code et d'acquérir une expérience de son utilisation. Plusieurs cas tests ont été effectués aussi bien en inverse qu'en direct. Ils permettent une confrontation avec des calculs Euler 3D directs ou des résultats expérimentaux. Quelques voies pouvant conduire au desin d'un canal de retour ont été également explorées.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (3-VII-141 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 39 réf.

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