RECHERCHE

1997 - 2001

Sept. 1997 - Juin 2001 : Doctorat en Mécanique des fluides, Paris VI, LIMSI-CNRS, Orsay
Simulation des Grandes Echelles de l'Ecoulement Instationnaire Turbulent dans une Tuyère
3D Transsonique (Collaboration LIMSI / CIRT / LEMFI)
Directeurs de Recherche : Loc Ta Phuoc , Christian Tenaud
Jury : G.A. Gerolymos comme Président, J. Délery et F. Leboeuf comme rapporteurs,
A. Chpoun, L. Ta Phuoc, C. Tenaud
Mention Très honorable
Document

Cette étude s'insère dans le cadre général des travaux menés depuis plusieurs années par les industriels pour mieux comprendre les mécanismes des phénomènes instationnaires se produisant hors régime nominal dans les turbomachines. On distingue trois types d'instationnarités en fonctionnement non adapté des machines. La première est associée à la rotation qui induit un forçage basse fréquence dans l'écoulement. De même, les aubes, de part leur mouvement propre, génèrent des ondes acoustiques qui intéragissent avec le fluide. La troisième source d'instationnarité, qui concerne le cadre de la thèse, vient de la turbulence elle-même à travers les variations spatio-temporelles des grandeurs physiques et de l'instationnarité des grandes échelles anisotropes du fluide hors régime nominal.

Dans cette étude, nous nous limitons donc à l'analyse et la compréhension de certains phénomènes instationnaires caractéristiques rencontré dans les turbomachines. Deux phénomènes physiques rencontrés au sein des turbomachines en régime non adapté sont les ondes de chocs et les recirculations associées aux décollements de la couche limite lors des interactions ondes de choc/couches limites. Leur présence est néfaste au bon fonctionnement des machines et les ondes de choc et les larges décollements diminuent de manière importante leur performances.

La thèse porte sur la validation de la méthodologie de la Simulation des Grandes Echelles ( SGE ) pour la modélisation de la turbulence et le calcul des grandes échelles instationnaires énergétiques dans ce type d'écoulements. Le cas test retenu est la tuyère tridimensionnelle de Délery (ONERA). La tuyère est caractérisée sur une bosse en flèche sur la paroi basse qui permet d'obtenir les effets tridimensionnels de l'écoulement. L'écoulement présente des phénomènes d'interaction entre une onde de choc 3D et les couches limites développées sur les parois de la tuyère. Cette interaction est à l'origine d'un large décollement tridimensionnel derrière la bosse en flèche. C'est un cas test bien documenté, tant au niveau des résultats expérimentaux que des résultats de simulation statistique RANS.

Nous avons mis au point, durant ces trois années, un code de calcul en régime compressible en volumes finis 3D vectoriel et parallèle en géométrie complexe curviligne. Les résultats instationnaires de ce premier calcul en SGE en géométrie 3D complexe sont encouregeants. Les résultats en moyenne par contre doivent être améliorés par une analyse fine d'études paramétriques plus systématiques

Evolution de la composante U au cours du temps obtenue par le calcul TVD dans un plan vertical k fixé