Etude des échanges convectifs à l'entrée d'une perforation PDF Download
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Author: Phu Hung Nguyen
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Category :
Languages : fr
Pages : 244
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Book Description
Le développement de nouveaux concepts de chambre de combustion pour les moteurs aéronautiques a toujours pour objectif d'augmenter les performances, tout en réduisant l'émission des polluants produits par la combustion. Pour cela, il est nécessaire d'augmenter la température des gaz brûlés et donc de refroidir plus efficacement les parois de la chambre sans augmenter le prélèvement d'air de refroidissement. Dans ce contexte, nos travaux de thèse ont porté sur la technique de refroidissement de la paroi de chambre de combustion par multiperforation. La connaissance du comportement thermique de cette paroi est indispensable à l'optimisation de cette technique. Deux parties principales ont été développées : la première partie de nos travaux concerne l'étude expérimentale et numérique du transfert convectif d'un écoulement circulant dans un tube à entrée de type ‘‘rétrécissement brusque'' et à faible facteur de forme (l/d compris entre 1,5 et 13,5). Ces études nous permettent de mettre en évidence l'influence de chacun des paramètres géométriques (longueur et diamètre du tube) et aérodynamiques (vitesse et intensité turbulente de l'écoulement dans le tube) sur l'échange convectif et sur l'aérodynamique de l'écoulement dans une perforation. Le couplage entre thermique et aérodynamique a été identifié. Des corrélations pour déterminer le transfert convectif local et moyen dans la perforation ont été aussi établies. La seconde partie, purement numérique, a été consacrée à l'optimisation du refroidissement par multiperforation en déterminant la distribution des températures (maximale, minimale...) dans la paroi en fonction des différents paramètres géométriques (espacement entre les perforations, épaisseur de la paroi,...) et aérothermiques (températures et vitesses des écoulements,...). Cette paroi multiperforée est revêtue d'une couche de céramique sur la face en aval des perforations. Les perforations sont disposées en quinconce et orientées perpendiculairement à la surface. Les simulations sont effectuées en régime permanent et prennent en compte, entre autres, la condition limite dans la perforation obtenue dans la première partie de cette étude. Des corrélations sur les températures (maximale, minimale...) de la paroi multiperforée, essentielles pour dimensionner la paroi de chambre de combustion, ont été proposées.
Author: Phu Hung Nguyen
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Languages : fr
Pages : 244
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Book Description
Le développement de nouveaux concepts de chambre de combustion pour les moteurs aéronautiques a toujours pour objectif d'augmenter les performances, tout en réduisant l'émission des polluants produits par la combustion. Pour cela, il est nécessaire d'augmenter la température des gaz brûlés et donc de refroidir plus efficacement les parois de la chambre sans augmenter le prélèvement d'air de refroidissement. Dans ce contexte, nos travaux de thèse ont porté sur la technique de refroidissement de la paroi de chambre de combustion par multiperforation. La connaissance du comportement thermique de cette paroi est indispensable à l'optimisation de cette technique. Deux parties principales ont été développées : la première partie de nos travaux concerne l'étude expérimentale et numérique du transfert convectif d'un écoulement circulant dans un tube à entrée de type ‘‘rétrécissement brusque'' et à faible facteur de forme (l/d compris entre 1,5 et 13,5). Ces études nous permettent de mettre en évidence l'influence de chacun des paramètres géométriques (longueur et diamètre du tube) et aérodynamiques (vitesse et intensité turbulente de l'écoulement dans le tube) sur l'échange convectif et sur l'aérodynamique de l'écoulement dans une perforation. Le couplage entre thermique et aérodynamique a été identifié. Des corrélations pour déterminer le transfert convectif local et moyen dans la perforation ont été aussi établies. La seconde partie, purement numérique, a été consacrée à l'optimisation du refroidissement par multiperforation en déterminant la distribution des températures (maximale, minimale...) dans la paroi en fonction des différents paramètres géométriques (espacement entre les perforations, épaisseur de la paroi,...) et aérothermiques (températures et vitesses des écoulements,...). Cette paroi multiperforée est revêtue d'une couche de céramique sur la face en aval des perforations. Les perforations sont disposées en quinconce et orientées perpendiculairement à la surface. Les simulations sont effectuées en régime permanent et prennent en compte, entre autres, la condition limite dans la perforation obtenue dans la première partie de cette étude. Des corrélations sur les températures (maximale, minimale...) de la paroi multiperforée, essentielles pour dimensionner la paroi de chambre de combustion, ont été proposées.
Author: Gaétan Crouzy
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
La température des gaz chauds dans une chambre de combustion aéronautique atteint des valeurs supérieures à la température de fusion de ses parois. Ces dernières doivent donc être refroidies pour assurer le bon fonctionnement du moteur. La solution actuelle consiste à injecter de l'air froid au travers des parois par des milliers de perforations d'un diamètre inférieur au millimètre(refroidissement par multiperforation). Le nombre élevé de perforations dans une chambre rend une simulation numérique détaillée inenvisageable aujourd'hui, c'est pourquoi il est nécessaire d'utiliser des modèles thermiques de paroi multiperforée. Or, les études précédentes sur le sujet souffrent d'un manque de données expérimentales, en particulier dans le cas des motifs de perçage à dilution giratoire. Ainsi, l'objectif de cette thèse a été de développer un nouveau modèle thermique de paroi multiperforée, valable pour tout type de motif de perçage, en particulier pour ceux à dilution giratoire. Ce modèle s'est appuyé sur les essais SAPHIR (spécifiés par Safran et réalisés à l'ONERA). La reproduction numérique de ces essais par simulations RANS a permis de définir une méthodologie de calcul pour construire une base de données numérique dont l'exploitation a conduit au développement d'un nouveau modèle thermique de type homogène reposant sur les caractéristiques d'un film moyen. Par ailleurs, une simulation instationnaire LES a été menée avec le code YALES2, afin d'apporter des éléments de comparaison avec les simulations RANS. Cette simulation montre l'apport de la LES dans l'estimation de l'efficacité adiabatique en aval de la zone perforée.
Author: Brice Pètre
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Category :
Languages : fr
Pages : 223
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Book Description
DEPUIS L'APPARITION DES PREMIERS PROPULSEURS AERONAUTIQUES, LES MOTORISTES DESIREUX D'EN AMELIORER SANS CESSE LES PERFORMANCES, SONT CONFRONTES A D'IMPORTANTS PROBLEMES DE TENUE THERMIQUE DES DIFFERENTS ELEMENTS CONSTITUANT LE PROPULSEUR. L'ACCROISSEMENT DE CES PERFORMANCES PASSE PAR L'AUGMENTATION DE LA TEMPERATURE DES GAZ DE COMBUSTION. AINSI, IL EST NECESSAIRE DE PROTEGER LES PAROIS DE LA CHAMBRE DE COMBUSTION PAR UNE TECHNIQUE D'INJECTION D'AIR FRAIS AU TRAVERS DE MULTIPERFORATIONS TAPISSANT LA PAROI. CE TRAVAIL SE PROPOSE D'ETUDIER EXPERIMENTALEMENT LA CREATION DE LA COUCHE DE REFROIDISSEMENT EN FONCTION DU NOMBRE DE RANGEES DE TROUS D'INJECTION ET DU TAUX D'INJECTION M= IU I/ EU E POUR 3 CAS THERMIQUES DISTINCTS. CES CAS SONT FONCTION DES TEMPERATURES DES ECOULEMENTS PRINCIPAL T E ET INJECTE T E ET INJECTE T I ET DE LA DENSITE DE FLUX D I S S I DISSIPEE ELECTRIQUEMENT A LA PAROI. ILS PERMETTENT D'IMPOSER TOUS LES COMPORTEMENTS THERMIQUES POSSIBLES DE LA PAROI : ABSORBANTE, ATHERMANE OU EMETTRICE. ILS CONDUISENT A UN GRADIENT DE TEMPERATURE A LA PAROI QUI PEUT ETRE SOIT NEGATIF, SOIT NUL, SOIT POSITIF. CETTE ETUDE THERMIQUE PAR SONDAGE DE THERMOCOUPLE ET PAR THERMOGRAPHIE INFRAROUGE, COMPLETEE PAR UNE ETUDE AERODYNAMIQUE PAR PIV, A PERMIS DE DEFINIR UN NOMBRE MINIMUM DE RANGEES A PARTIR DUQUEL LA COUCHE DE REFROIDISSEMENT EST FORMEE. ELLE A PERMIS D'ETABLIR DEUX SCHEMAS CONVECTIFS DIFFERENTS ET CAPABLES DE MODELISER LES 3 CAS THERMIQUES POUR TOUS LES TAUX D'INJECTION. CES DEUX MODELISATIONS METTENT CHACUNE EN JEU DEUX COEFFICIENTS D'ECHANGE AVEC POUR TEMPERATURES DE REFERENCE CELLE DE L'ECOULEMENT ET CELLE DE L'INJECTION. ELLE A DE PLUS MONTRE L'IMPORTANCE DE L'INFLUENCE DES ECOULEMENTS MIS EN JEU SUR LES ECHANGES CONVECTIFS.
