Aéroélasticité des compresseurs

La principale activité en relation avec les phénomènes aéroélastiques concerne le phénomène de flottement des pales de compresseur. La technique choisie est très efficace et utilise une approche harmonique pour prendre en compte la périodicité de l'écoulement.

La prédiction du flottement est devenue un point clé du dessin des turbomachines, notamment avec la tendance à réduire la masse et à augmenter la charge des composants aérodynamiques. En particulier, une traduction pratique de ce problème concerne le calcul instationnaire des charges lorsque la déformation des pales est imposée par d'intermédiaire d'angles de déphasage inter-aubes (cela signifie que les pales ne vibrent pas en phase). Le principe de base des approches harmoniques pour la simulation d'écoulements périodiques est de décomposer les variables suivant une série de Fourier. L'aprpoche TSM (Time Spectral Method) utilisée au CERFACS résout le problème dans le domaine temporel grâce à l'inversion de la transformée de Fourier directe. Le problème instationnaire est alors transformé en un ensemble de problèmes stationnaires couplés par un terme source. Chaque solution stationnaire peut être vue comme une photographie de l'écoulement à des instants équi-répartis sur la période.

Des calculs de pales de compresseur soumises à une déformation imposée ont été effectués au CERFACS en utilisant des conditions spécifiques de déphasage spatio-temporel adaptées à l'approche TSM. La réponse aérodynamique obtenue est très précise et comparable à la solution instationnaire calculée avec une approche temporelle classique. L'intérêt des approches harmoniques réside dans l'efficacité numérique de la méthode : on gagne entre un et deux ordres de grandeur de temps CPU, le gain dépendant essentiellement du cas considéré par l'intermédiaire de l'angle de déphasage inter-aubes.

Contacts: Guillaume Dufour, Frédéric Sicot