Simulation du pompage dans les compresseurs axiaux multi-étages PDF Download
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Author: Fabrice CANO
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 254
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Book Description
Author: Fabrice CANO
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 254
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Book Description
Author: Flore Crevel
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 266
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Book Description
Dans le contexte économique et environnemental actuel, la prochaine génération de moteurs d’avion devra offrir opérabilité, compacité et hauts rendements. Les compresseurs demeurent une des pièces critiques de ces moteurs, et leur conception un challenge. À débit réduit, leur plage de fonctionnement est contrainte par la limite de pompage, phénomène hautement instable et dangereux. À ce jour, peu d’études expérimentales sur un compresseur en situation de pompage ont été réalisées, étant donné le danger inhérent pour les installations. Dans ce cadre, la simulation numérique peut apporter des informations sur le développement des instabilités aérodynamiques et aider à la prévision de la limite de pompage. L’objectif du travail présenté dans cette thèse est de mettre en place une méthode afin de simuler numériquement l’entrée en pompage et un cycle complet de l’instabilité avec le code elsA. Le cas test retenu est le compresseur de recherche axial multi-étage CREATE dessiné par Snecma, et étudié expérimentalement par le LMFA. Des études antérieures ont montré le rôle joué par les volumes entourant le compresseur ; l’originalité de cette étude réside donc dans l’inclusion des volumes du banc d’essai dans la simulation du compresseur. Une des difficultés inhérentes à la simulation de ces instabilités est leur temps caractéristique, qui représente plus d’une centaine de rotations de la machine. Le calcul a donc nécessité le recours à une approche massivement parallèle ; environ un million d’heures CPU ont été utilisées pour décrire le cycle. Enfin, compte tenu du retournement de l’écoulement dans le compresseur, les conditions aux limites ont été modifiées pour pouvoir s’adapter aux changements de sens de l’écoulement. La simulation a permis de décrire l’entrée en pompage et un cycle complet de l’instabilité. La comparaison avec les données expérimentales montre que les caractéristiques du cycle sont correctement prédites (phénomènes physiques précurseurs de l’instabilité, durée du cycle..). En parallèle, une étude acoustique a été menée afin de mettre en évidence les modes propres du banc d’essai. L’analyse de ces résultats a notamment montré le rôle de l’acoustique dans le déclenchement du pompage. Les différentes phases du cycle de pompage sont ensuite étudiées, et caractérisées (déclenchement, débit inversé, récupération et recompression). Ce travail a généré une base de données qui permet de mieux comprendre les instabilités qui se développent dans ce type de machine. À terme, ces résultats pourront être utilisés pour élaborer et valider des modélisations du phénomène de pompage moins coûteuses, pouvant intervenir dans un cycle de conception.
Author: Martial Dumas
Publisher:
ISBN: 9781321159455
Category : Airplanes
Languages : fr
Pages : 124
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Author: Nicolas Gourdain
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 219
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Book Description
Une meilleure compréhension des écoulements instables qui interviennent dans les compresseurs à débits partiels permet de réduire la marge au pompage et le poids du système. Cette étude s'intéresse à la première instabilité généralement rencontrée dans les compresseurs, à proximité du taux de pression maximum, appelé décollement tournant. Ce phénomène est caractérisé par la présence d'une ou plusieurs cellules d'écoulement décollé qui tournent à une fraction de la vitesse du rotor. L'objectif de l'étude est de comprendre les mécanismes mis en jeu dans un étage de compresseur axial grâce à une approche numérique. L'étage complet est modélisé avec une approche 2.5D, puis avec une approche 3D intégrant les effets technologiques (écoulement de jeu). La simulation numérique montre qu'au moins deux mécanismes sont mis en jeu dans l'apparition de l'instabilité. Le premier concerne l'interaction locale entre l'écoulement moyen et l'écoulement de jeu, tandis que le second implique le développement d'une onde modale qui affecte tout le système. La limite de stabilité et les performances en régime instable du compresseur sont bien estimées par les calculs. Les signaux instationnaires issus de la simulation sont analysés grâce à une méthode spectrale temps-fréquence et la structure de l'écoulement en régime de décollement tournant est expliquée. Un nouveau modèle est également proposé afin de prédire les caractéristiques des modes spatiaux et temporels résultant de l'interaction des cellules de décollement tournant avec le compresseur.
Author: Florence de Crécy
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 199
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Ce travail a été réalisé dans le cadre d’une convention Cifre entre Snecma et le LMFA. L’objectif de ce travail est de développer une méthodologie permettant un calcul Navier Stokes 3D instationnaire du champ aérodynamique dans le compresseur au cours du pompage profond, tout en ayant un temps raisonnable de restitution des résultats. A l’aide de ce champ 3D, une réponse vibratoire des aubes pendant le cycle de pompage pourra être calculée. Le pompage est une instabilité aérodynamique qui s’initie dans le compresseur mais qui est influencé, à travers les pertes induites, par tout le système dans lequel le compresseur est intégré. La méthodologie développée pendant cette thèse permet de modéliser l’intégralité du système (banc d’essai ou moteur). Pour cela, l’écoulement dans le compresseur est calculé en 3D alors que le reste du système est calculé en 1D. Un couplage 1D/3D a donc été mis en place, puis testé sur un cas test académique. La méthode de couplage est ensuite appliquée au calcul du pompage d’un compresseur axial. Le cas d’application turbomachine choisi se base sur le banc d’essai CREATE installé au LMFA et contenant un compresseur haute vitesse de 3.5 étages. Dans un premier temps, la méthode est appliquée sur le dernier étage de CREATE seul. Le pompage profond obtenu sur ce compresseur mono-étage fait l’objet d’une analyse globale puis locale. Il ressort de cette analyse que le cycle de pompage est guidé par la dynamique du volume situé à l’aval du compresseur. Le volume de tranquilisation à l’amont du compresseur induit sur le compresseur une oscillation de pression et de débit à une fréquence environ dix fois plus élevée que la fréquence propre du pompage. L’analyse locale montre que le pompage se déclenche par une progression de l’écoulement de jeu vers les bords d’attaque du rotor. A l’aide du champ de pression statique sur les aubages pendant le pompage, un calcul de structure est mené sur le rotor et le stator. Une réponse vibratoire visible est obtenue après la chute de débit seulement si la fréquence propre du premier mode de vibration est suffisamment basse. Dans une seconde étape, la méthode de couplage est appliquée au pompage des 3.5 étages du compresseur CREATE et son banc d’essai. Le cycle obtenu est comparé aux résultats expérimentaux et à un autre calcul de pompage qui modélise l’intégralité du banc d’essai par les équations de Navier-Stokes 3D. La physique du cycle obtenu est cohérente avec les résultats expérimentaux et numériques pour les phases d’entrée en pompage, d’inversion et de rétablissement du débit. La dernière phase de repressurisation du système est beaucoup plus courte, ce qui en tenant compte des conclusions tirées de la première étape, indique que les cycles comparés correspondent probablement à des positions (angle de fermeture) de vanne aval différentes.
Author: A. de Kovats
Publisher:
ISBN:
Category : Compressors
Languages : fr
Pages : 512
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Author: René Bidard
Publisher:
ISBN:
Category : Jet propulsion
Languages : fr
Pages : 364
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Author:
Publisher: Ed. Techniques Ingénieur
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 18
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Author: ALI.. EL BAHI
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 254
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Author: MUSTAPHA.. BELHABIB
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 229
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IL S'AGIT DANS CETTE THESE, D'UNE ETUDE EXPERIMENTALE DES CARACTERISTIQUES DE L'ECOULEMENT DANS UN COMPRESSEUR AXIAL A QUATRE ETAGES. DES MESURES TRIDIMENSIONNELLES INSTATIONNAIRES TRES FINES ONT ETE REALISEES AU NIVEAU DES ETAGES 1, 3 ET 4. DEUX METHODES DE TRAITEMENT DU SIGNAL ONT ETE DEVELOPPEES POUR EXPLOITER CORRECTEMENT LA QUANTITE IMPORTANTE DES RESULTATS DES MESURES INSTATIONNAIRES. LA PREMIERE TECHNIQUE CONSISTE A EXTRAIRE LA COMPOSANTE PERIODIQUE DES SIGNAUX BRUTS ET LA SECONDE PERMET DE GENERALISER LA PERIODICITE CHOROCHRONIQUE A L'ENVIRONNEMENT MULTI-ETAGES. LES SIGNAUX TEMPORELS DES GRANDEURS PHYSIQUES MESUREES AU PREMIER ETAGE MONTRENT LA PRESENCE DE FORTES INTERACTIONS ENTRE LA ROUE MOBILE DE CET ETAGE ET CELLE DE L'ETAGE AVAL. ELLES SE TRADUISENT PAR DES FLUCTUATIONS SUPPLEMENTAIRES DE L'ECOULEMENT DONT LES FREQUENCES SONT LIEES A CELLES DES PASSAGES DES DEUX ROUES EN INTERACTION. L'APPLICATION DE LA PERIODICITE CHOROCHRONIQUE DANS LE COMPRESSEUR A PERMIS D'OBSERVER EGALEMENT, DES INTERACTIONS INSTANTANEES ENTRE UNE ROUE FIXE ET UNE ROUE MOBILE VOISINE. LE COMPORTEMENT DE LA COUCHE LIMITE AUX PAROIS D'UN REDRESSEUR A FAIT L'OBJET DE MESURES TRES FINES AU MOYEN D'UNE JAUGE A FILMS MINCES. CELLES CI MONTRENT QUE LA COUCHE LIMITE EST CONSTITUEE DE TROIS ZONES. LA PREMIERE REGION SITUEE PRES DU BORD D'ATTAQUE DU REDRESSEUR EST AFFECTEE PAR LES SILLAGES AMONT. LA DEUXIEME PARTIE EST OBSERVEE PRES DU BORD DE FUITE. ELLE EST LE SIEGE DES EFFETS POTENTIELS DU ROTOR AVAL. LA TROISIEME REGION SE TROUVE ENTRE LES DEUX PREMIERES. ON Y RENCONTRE A LA FOIS UNE TRACE DES SILLAGES AMONT ET LA PRESENCE DES EFFETS POTENTIELS DE LA ROUE MOBILE AVAL. ON S'EST INTERESSE EGALEMENT DURANT CETTE THESE, AUX EFFETS D'UN SOUTIRAGE ENTRE LES ETAGES 3 ET 4 SUR LES PERFORMANCES ENERGETIQUE DU COMPRESSEUR. LES RESULTATS OBTENUS MONTRENT QUE LE PRELEVEMENT D'AIR ENTRE DEUX ETAGES AFFECTE A LA FOIS LE DEBIT A L'ENTREE DE LA MACHINE, LE RAPPORT GLOBAL DE PRESSION ET PERTURBE FORTEMENT LE CHAMP DE L'ECOULEMENT PRES DU CARTER A LA SORTIE DES ROTORS DES ETAGES CONCERNES. OUTRE LA COMPREHENSION DES PHENOMENES PHYSIQUES EXISTANTS DANS LE COMPRESSEUR, LES RESULTATS DES MESURES CONSTITUENT UNE BASE IMPORTANTE DE DONNEES POUR LA VALIDATION DE CODES DE CALCUL
