Cokefaction des paliers arrieres de turbomachines - methodologie de resolution numerique. Recherche experimentale des coefficients d'echange par convection a l'interieur de l'enceinte d'un palier

par STEPHANE MUNIER

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de René Boudet.

Soutenue en 1997

à Toulouse 3 .

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Résumé

L'evolution des turbines d'helicoptere a conduit a installer le palier supportant les arbres de turbine dans des zones de plus en plus chaudes entre les turbines generateurs et la turbine libre. Ceinturees par la veine d'air chaud, les parois du palier arriere atteignent des temperatures plus elevees apres l'arret du moteur que pendant son fonctionnement. A cause de ce phenomene, une partie de l'huile de lubrification, qui n'a pu etre vidangee, va cokefier. La formation du coke peut entrainer des incidents en vol lorsqu'il bouche des gicleurs de lubrification. Afin de reduire la cokefaction, il est necessaire de mettre au point une technique de simulation numerique permettant le calcul transitoire des temperatures atteintes par les parois du palier. Apres avoir presente la totalite du chargement thermique rencontre dans un palier arriere, nous avons etudie les facteurs influencant les conditions d'echange thermique entre le melange air - huile et les parois de l'enceinte du palier. Une etude experimentale realisee sur banc partiel nous a montre : - l'interet d'une grille installee dans l'enceinte du palier arriere. - l'interet d'une lubrification separee des roulements et de la paroi. - l'influence de la vitesse de rotation de l'arbre et du debit d'air de pressurisation. - la necessite d'un choix approprie du diametre du gicleur par rapport au debit d'huile. Une simulation numerique des temperatures de palier en regime permanent a ete realisee. La methode a ete validee par la comparaison des resultats de calculs avec des mesures experimentales. Pour la simulation d'un palier apres l'arret du moteur, nous avons porte notre attention sur les resistances thermiques de contact. Une simulation numerique nous a montre le peu de repercussion que l'introduction d'une resistance thermique de contact pouvait avoir sur un calcul thermique transitoire. La mise au point d'une procedure iterative de determination du chargement thermique en transitoire a permis une simulation des temperatures d'un palier arriere. Cette procedure a ete validee.

Titre traduit

Oil cokefaction in turboengine rear bearing - numerical resolution methodology. Experimental research of the coefficient of convection transfer inside a bearing housing

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