Simulations de la transition laminaire-turbulent avec défilement de sillages dans les turbines basse-pression: application aux bulbes de décollement

par Antoine Dufau

Projet de thèse en Dynamique des fluides

Sous la direction de Estelle Piot et de Julien Marty.

Thèses en préparation à Toulouse, ISAE , dans le cadre de École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés , en partenariat avec ISAE-ONERA EDyF Energétique et Dynamique des Fluides (laboratoire) et de ONERA/DMPE Département Multi-Physique pour l'Energétique (equipe de recherche) depuis le 25-09-2019 .


  • Résumé

    Les performances d'une turbine basse-pression sont fortement influencées par les phénomènes de transition laminaire-turbulent et de décollement de la couche limite. Cette étude concerne la simulation de ces phénomènes qui se révèlent fortement instationnaires à cause des interactions stator-rotor. Il s'agit de proposer des méthodes numériques recalées et génériques pour simuler les interactions sillage-couche limite c'est-à-dire l'influence des interactions rotor-stator sur le phénomène de la transition laminaire-turbulent et le décollement de la couche limite. D'une part, des simulations URANS sont réalisées pour valider et hiérarchiser les modèles existant mais surtout pour mettre en évidence leurs limitations, tant numériques que physiques. D'autre part, on effectue des simulations aux grandes échelles WRLES où la turbulence est résolue jusqu'à la paroi afin de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu dans l'interaction sillage-couche limite. Enfin, la confrontation avec les résultats obtenus avec les différentes modélisations associées à l'approche URANS permettra de mieux identifier les limitations de cette dernière pour préparer le développement de méthodes hybrides RANS/LES.

  • Titre traduit

    Simulations of laminar-turbulent transition influenced by periodically passing wakes in low-pressure turbine: application to laminar separation bubbles


  • Résumé

    Performances of a low-pressure turbine are strongly influenced by the laminar-turbulent transition and the boundary layer separation. This study focuses on the simulation of these phenomena which are very unsteady because of the rotor-stator interactions. The idea is to develop generic numerical methods to simulate wakes-boundary layer interactions i.e. simulate the influence of rotor-stator interactions on laminar-turbulent transition and boundary layer separation. First, URANS simulations are performed to validate and prioritize existing models and specially to highlight their physical and numerical limitations. Then, large eddy simulations (WRLES) are done in order to gain insight on mechanisms involved in wake-boundary layer interactions. Finally, results from the URANS and WRLES simulations will be compared to better identify limitations of URANS simulations in order to prepare the development of RANS/LES hybrid methods.