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Thèse CIFRE : Amélioration de la modélisation numérique du refroidissement par impact de jets.
Les motoristes aéronautiques, dont Safran Helicopter Engines, souhaitent disposer d’outils de simulation fiables des écoulements au sein des moteurs afin d’améliorer leur conception. Afin de disposer d’une représentation numérique fidèle, il est nécessaire de pouvoir prendre en compte la complexité géométrique de ces machines ainsi que le caractère tri-dimensionnel des écoulements en présence. Les aubages sont soumis à des flux thermiques provenant des gaz chauds de la veine principale et refroidis pas l’air frais du système d’air secondaire. Ces échanges thermiques sont pris en compte au moyen de corrélations, de règles de dimensionnement et du retour d’expérience des turbomoteurs existants. Il devient important pour Safran Helicopter Engines de considérer l’influence des configurations géométriques complexes dans les simulations aérothermiques et de pouvoir réaliser des estimations fiables des chargements thermiques sur les aubages.
Ainsi, un objectif de la thèse est de mettre en place des simulations numériques avancées LES et de s’appuyer sur ces résultats pour développer des modèles RANS RSM permettant d’évaluer fidèlement les échanges de chaleur au niveau des parois. De précédents travaux [1] ont permis d’identifier des pistes de nouvelles modélisations des échanges thermiques en écoulement turbulent, sur des configurations géométriques simples. Toutefois, l’extension de ces modélisations sur des applications géométriques complexes constitue un défi technologique. Des études numériques avancées RANS et DES [2] ont été menées sur des configurations géométriques plus complexes et représentatives des applications dans les turbomoteurs. Les modélisations actuellement disponibles ne reproduisent pas complètement les niveaux d’échanges de chaleur mesurés en essais. Cela constitue donc un axe d’amélioration pour les modélisations numériques aérothermiques, qui sera investigué au cours de la thèse.
Des bases de données expérimentales des échanges thermiques sont identifiées et disponibles dès le début de la thèse. Elles permettront de valider les résultats des simulations LES et des nouveaux modèles RANS développés. Ces bases de données incluent les effets d’écoulement cisaillant, de distance à la paroi impactée et du nombre de Reynolds du jet impactant sur parois plane ou concaves. Les modèles développés
La thèse s’effectuera majoritairement sur le site de l’ONERA de Toulouse (Occitanie), au sein de l’équipe DMPE. Des passages de quelques mois sur le site de Safran Helicopter Engines à Bordes (Nouvelle-Aquitaine) sont à prévoir en début de thèse ainsi qu’en dernière année.
Vous serez rattaché-e au sein de la Direction Technique de Safran Hélicopter Engines, au service Turbine et Échappements et en étroite collaboration avec le service Méthodes & Outils.