Analyse numérique de l'éffet du défilement des sillages liés au intéractions rotor à aube en TENDEM-STATOR en turbomachines
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Date
2013
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Publisher
Université Larbi Ben M'hidi
Abstract
Les Compresseurs axiaux sont des turbomachines qui utilisent l'énergie mécanique
des rotors tournants pour produire à la fois de l’aspiration de l'air et une augmentation de la
pression totale. Ce type de turbomachines est largement utilisé dans les applications
énergétiques industrielles et commerciales dans la production de l’énergie (turbine a gaz) et
dans le transport (moteurs d’aviation « les turboréacteurs »).
L’étude effectuée dans ce mémoire a été consacrée essentiellement à l’analyse
numérique bidimensionnelle sous le code fluent de l'effet du défilement des sillages liés aux
interactions diffuseur- rotor - stator dans un compresseur mono étagé. Ce travail a été divisé
en trois parties :
- La première partie avait pour objectif la compréhension des phénomènes et l’analyse du
comportement de l’écoulement stationnaire interne lié au passage des sillages issus d’un
diffuseur et d'une roue amont dans les canaux inter aubes d'une roue avale. II s'agit de
simuler le rôle des principaux mécanismes présents dans un écoulement de turbomachine
soumis à des conditions périodiques du type sillage en amont.
- la deuxième partie a été consacrée pour la vérification de l'effet de l'espacement axial
rotor stator sur l’évolution de l’écoulement interne et des sillages pour des valeurs
d’écartements (gap) à caractère évolutif de 5%, 20%, 50% et 100% de la corde axiale du
rotor.
- Sachant qu’une aile en tandem a le potentiel d’engendrer plus de travail en tant qu’une aube de
compresseur qu’une seule aube sans encourir de pertes nettement plus élevés., et toujours dans
le but d’améliorer l’état fluide de l’écoulement, d’optimisation les performances et
éventuellement de réduire les pertes de pression dans l’écoulement, nous avons apportés
dans cette troisième partie des modifications paramétriques et géométriques sur les aubes
de la roue mobile en remplaçant ces dernières par des aubes en cascade dites en
« tandem » à 50% - 50% . Une étude préliminaire a été effectuée dans ce sens sur trois
types de configurations 1/3 – 2/3, 2/3 – 1/3 et 1/2 – 1/2 (50% -50% de la corde) afin de
valider ce choix. Une comparaison entre cette dernière et le cas initial avec une seule
aube a conclue cette dernière partie.
L’ensemble des résultats obtenus est présenté sous forme de champs de pression de
vitesse , de nombre de Mach et plus particulièrement de l’intensité du phénomène
tourbillonnaire ( turbulence ) dans les zones internes que constitue un étage complet d’un
compresseur axial . Une analyse et une interprétation de ces résultats a été effectuée.
Enfin une étude comparative a été initiée pour recenser les avantages et les
inconvénients des configurations précitées