Analyse numerique de l'aerothermique d'aubages et de cavites de turboreacteur

• Auteur / Autrice : ARNAUD MONTENAY
• Direction : Georges Gerolymos
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

L'evaluation des transferts thermiques entre un milieu solide et un ecoulement est primordiale a la conception des turboreacteurs dont les disques et aubes de turbines, parties thermiquement les plus sensibles, sont refroidis par des circuits d'air frais. Ces derniers doivent etre optimises en raison de la baisse de rendement qu'ils provoquent. Les methodes industrielles usuelles reposent sur des simulations numeriques decouplees des equations de navier-stokes, dans le milieu fluide, et de l'equation de la conduction, dans le milieu solide. L'interaction entre les deux milieux est modelisee par l'utilisation d'un champ de coefficient d'echange, calcule a l'aide du code navier-stokes et impose au code de conduction sur l'interface fluide/solide. L'objet de cette these est l'etude et la mise en uvre de methodes couplees entre le code navier-stokes volumes finis msd et le code de conduction elements finis abaqus afin d'obtenir l'egalite des flux et des temperatures sur l'interface fluide/solide dans tous les cas. Une methode iterative, robuste et generale est degagee. Son implementation conduit a des echanges periodiques entre les deux codes de calcul executes en parallele. Une methode generalisee de couplage est ensuite exposee afin de coupler une instance du code abaqus avec autant d'instances msd qu'on le souhaite. La gestion des echanges msd / msd et msd / abaqus est controlee par une messagerie. La methode de couplage generale est ensuite appliquee a deux cas distincts d'ecoulement representatifs de ceux que l'on rencontre dans les turbomachines. Le premier est un ecoulement entre les aubes refroidies par convention forcee d'une grille plane. Une comparaison entre les resultats du calcul couple et des essais est effectuee. Le second cas est celui d'une cavite moteur avec ses disques. Ce type d'ecoulement complexe souligne l'apport de la procedure de couplage par rapport aux methodologies traditionnelles qui ne s'appliquent plus.