Contribution au developpement d'une methode numerique d'analyse des ecoulements instationnaires. Applications aux turbomachines

par LAURENT SMATI

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Pascal Ferrand.

Soutenue en 1997

à l'ECL .

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  • Résumé

    Cette these contribue au developpement de methodes numeriques d'analyse d'ecoulements instationnaires, et plus particulierement des interactions fluide/structure apparaissant dans les turbomachines. L'outil numerique a ete elabore afin de capter les differentes ondes se propageant dans un ecoulement fluide, tout en respectant une bonne precision temporelle. La fermeture de la turbulence a ete faite via un modele a deux equations de transport k-. L'utilisation de plusieurs schemas numeriques spatiaux et temporels a permis de mettre en exergue leurs qualites et leurs faiblesses dans des cas stationnaires et instationnaires. La critique des methodes numeriques est indispensable a la realisation d'une analyse physique pertinente. Des etudes d'ecoulements instationnaires ont ete realisees pour mieux comprendre l'origine de la rupture des aubes lors de couplage fluide/structure dans une turbomachine, et plus specialement lors du flottement transsonique. La methode a ete appliquee a l'analyse de deux configurations reelles de flottement. Mais, en raison de la complexite de ces ecoulements, il est difficile de trouver l'origine du flottement. Une etude plus fondamentale a ete realisee sur une configuration simple, une tuyere transsonique. Elle a mis en evidence differents phenomenes. D'une part, les ondes regressives sont amplifiees lorsque le nombre de mach local tend vers l'unite. Ce phenomene est appele blocage acoustique. Cette accumulation d'energie est theoriquement infinie. Dans les simulations numeriques non-visqueuses et visqueuses effectuees, elle est finie car limitee par la diffusion numerique et physique. D'autre part, l'interaction onde de choc/couche limite joue un role essentiel lorsque l'onde de choc est intense. Cette interaction produit des harmoniques en temps d'ordre superieur et un dephasage du mouvement de la couche limite. Or, c'est le dephasage entre l'excitation et la reponse a cette excitation qui est a l'origine de l'apparition du flottement.


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Informations

  • Détails : 292 P.
  • Annexes : 131 REF.

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  • Bibliothèque : Ecole centrale de Lyon. Bibliothèque Michel Serres.
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